Đường dẫn CPU là một loạt các giai đoạn xử lý trong bộ xử lý trung tâm (CPU) của máy tính. Các giai đoạn thường là tìm nạp, giải mã, thực thi và ghi lại. Đường ống là một yếu tố thiết kế cơ bản của hầu hết các CPU và mục đích của nó là để cải thiện hiệu suất. Bằng cách chia nhỏ quá trình xử lý các lệnh thành các giai đoạn riêng biệt, CPU có thể xử lý nhiều lệnh cùng một lúc. Điều này được gọi là xử lý song song hoặc xử lý song song và nó có thể giúp tăng hiệu suất đáng kể. Tuy nhiên, nó phải trả giá bằng độ phức tạp tăng lên và nó có thể gây ra sự chậm trễ (được gọi là sự cố định trong đường ống) nếu các hướng dẫn cần được thực hiện không theo thứ tự.
Trong bài đăng này, chúng tôi sẽ giải thích một đường ống xử lý máy tính là gì . Bộ xử lý trung tâm (viết tắt của central processing unit) là một bộ phận quan trọng của máy tính, có chức năng giống như bộ não. Và chúng ta đã biết điều đó. Nhưng những gì chúng ta có thể không biết là các kỹ thuật làm cho CPU hoạt động hiệu quả. Một trong những kỹ thuật này là đường ống dẫn . Nếu bạn muốn biết cpu pipelining là gì và cách pipelining cải thiện hiệu suất cpu sau đó đọc bài viết này.
Đường dẫn CPU máy tính là gì?
Trong khoa học máy tính, một hướng dẫn là một lệnh được đưa ra bởi một chương trình cho bộ xử lý trung tâm. Nó bao gồm mã ngôn ngữ máy mà CPU hiểu và thực thi. Ví dụ: |_+_| là một hướng dẫn được sử dụng để yêu cầu CPU lưu trữ thông tin trong RAM. Đường ống là một kỹ thuật được sử dụng trong việc phát triển các bộ vi xử lý hiện đại. Cái này tăng thông lượng lệnh tổng thể (số lệnh được thực thi mỗi giây) bằng cách chia các lệnh thành các nhiệm vụ con mà CPU có thể xử lý song song.
fltmgr.sys
Bộ xử lý đường ống là gì?
Một CPU đường ống hoạt động theo nguyên tắc đường ống, chia nhỏ một tập hợp các hướng dẫn thành một số nhiệm vụ con, trong đó mỗi nhiệm vụ con thực hiện một thao tác. Đường ống có 2 điểm cuối: vào và ra . Một số nhiệm vụ con được tích lũy giữa các đầu này theo cách sao cho đầu ra của một nhiệm vụ con được kết nối với đầu vào của nhiệm vụ con tiếp theo. Do đó, CPU đường ống thực hiện nhiều hơn một nhiệm vụ con cùng một lúc.
ứng dụng twitter tốt nhất cho windows 10
Đọc thêm: Giải thích các loại cấu trúc liên kết trong mạng máy tính .
Làm thế nào để đường ống cải thiện hiệu suất bộ xử lý?
Nói chung, CPU có thể phá vỡ một lệnh trong các trường hợp sau. 4 nhiệm vụ phụ (ở mức rất cơ bản):
- Mang đến - lấy hướng dẫn từ bộ nhớ.
- giải mã - hướng dẫn giải mã.
- hoàn thành - thực hiện các hướng dẫn.
- Viết - ghi kết quả trở lại bộ nhớ.
Bây giờ giả sử CPU có một khối chuyên dụng để thực hiện từng nhiệm vụ con này. . Trong khi một khối đang thực hiện một nhiệm vụ con, các khối CPU còn lại sẽ ở chế độ chờ, không làm gì trong thời gian đó. Đường ống tận dụng các đơn vị nhàn rỗi này bằng cách sử dụng chúng để xử lý các hướng dẫn được xếp hàng đợi khác.
Hãy hiểu điều này với một ví dụ. Nhìn vào hình sau:
mã nguồn mở camstudio
Hình trên cho thấy cách một bộ hai lệnh được thực thi trong môi trường CPU không có đường ống và trong môi trường CPU có đường ống. Như bạn có thể thấy, một CPU không có đường ống sẽ mất 8 chu kỳ để thực hiện 2 lệnh, trong khi CPU có đường ống thực hiện cùng một bộ lệnh chỉ trong 5 chu kỳ.
Nhìn kỹ, CPU đường ống đang sử dụng khối Tìm nạp của nó để thực hiện nhiệm vụ con đầu tiên của lệnh thứ hai, trong khi khối Giải mã của nó đã đang thực hiện nhiệm vụ con thứ hai của lệnh đầu tiên. Do đó, nó sử dụng khối thứ hai cùng lúc với khối đầu tiên, khối này sẽ không hoạt động trong môi trường không có đường ống.
Do đó, việc tăng tốc độ thực thi của một tập lệnh nhất định sẽ làm tăng tốc độ của bộ xử lý. Và đây là cách đường ống cải thiện hiệu quả của bộ xử lý. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là việc tạo đường ống không làm giảm thời gian cần để bộ xử lý thực hiện một lệnh. Thay vào đó, nó làm tăng số lệnh mà CPU có thể xử lý cùng một lúc. Vì vậy, việc tăng số lượng tác vụ con không thực sự có nghĩa là CPU có đường ống sẽ nhanh hơn CPU không có đường ống. Trên thực tế, CPU không có đường ống có thể mất ít thời gian hơn để thực hiện một lệnh đơn lẻ so với CPU có đường ống, tùy thuộc vào số giai đoạn đường ống có liên quan (số lượng nhiệm vụ con).
Tôi hy vọng lời giải thích ở trên làm rõ đường dẫn CPU của máy tính là gì. Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ nào, vui lòng chia sẻ chúng trong phần bình luận bên dưới.
lỗi 0x80073701
Đường ống có cải thiện hiệu năng của bộ xử lý không?
Kiến trúc đường ống làm tăng số lượng lệnh được xử lý trên mỗi chu kỳ bộ xử lý. Bằng cách tăng thông lượng của các lệnh, nó sẽ tăng hiệu suất tổng thể của CPU. Tuy nhiên, nếu tập lệnh bao gồm các lệnh phức tạp (chẳng hạn như lệnh rẽ nhánh), CPU sẽ không biết trước nơi đọc lệnh tiếp theo và phải đợi cho đến khi lệnh hiện tại được thực thi hoàn toàn. Trong những trường hợp như vậy, kiến trúc đường ống có thể không mang lại hiệu quả cho CPU.
Đường ống có làm tăng thời gian thực hiện không?
Đường ống làm tăng số lượng lệnh được thực hiện đồng thời trong mỗi chu kỳ xung nhịp. Nhưng điều này không nhất thiết làm tăng thời gian cần thiết để thực hiện một lệnh đơn lẻ. Ví dụ: pipelining không phù hợp để thực hiện các lệnh rẽ nhánh, chuyển hướng thực thi tuần tự sang một đường dẫn khác. Sự vô tổ chức này có thể phá vỡ đường ống hoặc làm sạch nó hoàn toàn trừ khi các phương pháp phù hợp được đưa ra để giải quyết vấn đề với các nhánh.
Đọc thêm: Cách giới hạn mức sử dụng CPU cho một quy trình trong Windows .
