2011年12月14日 15:29 来源：电子发烧友 作者：叶子 我要评论(0)
CPU流水线
cpu流水线技术是一种将指令分解为多步，并让不同指令的各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理，以加速程序运行过程的技术。指令的每步有各自独立的电路来处理，每完成一步，就进到下一步，而前一步则处理后续指令。 采用流水线技术后，并没有加速单条指令的执行，每条指令的操作步骤一个也不能少，只是多条指令的不同操作步骤同时执行，因而从总体上看加快了指令流速度，缩短了程序执行时间。 为了进一步满足普通流水线设计所不能适应的更高时钟频率的要求，高档位处理器中的流水线的深度(级数)在逐代增多。当流水线深度在5~6级以上时，通常称为超流水线结构(Super Pipeline)。显然，流水线级数越多，每级所花的时间越短，时钟周期就可以设计的越短，指令速度越快，指令平均执行时间也就越短。 流水线技术是通过增加计算机硬件来实现的。它要求各功能段能互相独立地工作，这就要增加硬件，相应地也加大了控制的复杂性。如果没有互相独立的操作部件，很可能会发生各种冲突。例如要能预取指令，就需增加指令的硬件电路，并把取来的指令存放到指令队列缓冲器中，使微处理器能同时进行取指令和分析、执行指令的操作。
CPU流水线的定义
CPU的一个任务，或者说指令，被分为很多个步骤完成，就跟生产线上装配汽车，分成若干个零件依次安装。而CPU的主频相当于流水线工作的统一节奏。你可以想象成主频就是干活时候喊的号子，大家都跟着号子一步一步的干活。
Intel：流水线较少，但是每条流水线的长度很长。可以想象成，Intel有较少的生产线，而每个生产线上把 装配一辆汽车分成了较多的步骤，所以生产线很长。这样的有点是，生产线上的每个步骤需要完成的任务相对较少，这样，工作的节奏很容易加快，也就是号子喊的可以快一些，所以Intel的P4主频提高非常迅速。这种 架构的缺点是，因为流水线太长，如果中间有一步发生错误，只有到最后一个工序才能发现。虽然这种错误几率很小很小，但是不可避免，而且会被非常高的主频放大无数倍，带来的影响就是工作效率并没有随着节奏的 加快而明显提升，也就是Intel“高频低能”的原因之一。Intel的Pentium M系列就没有采用这种架构模式，而是采用类似AMD的短管线多管线模式。
AMD：拥有较多的流水线，就是说，生产线较多，但是每条生产线的长度较短。带来的影响是，在短生产线上装备一辆汽车的话，每个工序需要干的活比较多，所以大家工作的节奏就不能太快。所以AMD的主频提高非常困难。可是AMD较多的流水线同样保证了指令执行数量，也就是装配汽车的数量，效率较高。短的流水线受工序错误的影响也很低，因为流水线短，发现错误会更及时。主频低，错误率被放大的也小。
一些数据：
Intel：五条流水线，每个流水线20步(二十个工序)，prescott更是达到了每条流水线30步。
AMD：K7 九条流水线，每条流水线11步。K8的情况还不知道，但是肯定是短流水线架构。
其实Intel和AMD只是走了两条不同的提高CPU性能的路而已。我的高主频模式也能解决问题，你的低主频模式也能解决问题罢了。如果不是Intel以往的主频代表性能宣传过分了，大家也不会说他高频低能，只是看你喜欢那种模式的解决方案罢了
流水线就像工厂的生产线，流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。
