流水线-济南金田

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流水线技术的由来：
从前在英格兰北部的一个小镇里，有一个名叫艾薇的人开的鱼和油煎土豆片商店。在店里面，每位顾客需要排队才能点他（她）要的食物（比如油炸鳕鱼，油煎土豆片，豌豆糊，和一杯茶）。然后每个顾客等着盘子装满后坐下来进餐。
艾薇店里的油煎土豆片是小镇中最好的，在每个集市日中午的时候，长长的队伍都会排出商店。所以当隔壁的木器店关门的时候，艾薇就把它租了下来并加了一倍的桌椅。但是这仍然不能容纳下所有的顾客。外面排着的队伍永远那么长，忙碌的小镇居民都没有时间坐下来等他们的茶变凉。
他们没办法再另外增加服务台了；艾薇的鳕鱼和伯特的油煎土豆片是店里面的主要卖点。但是后来他们想出了一个聪明的办法。他们把柜台加长，艾薇，伯特，狄俄尼索斯和玛丽站成一排。顾客进来的时候，艾薇先给他们一个盛着鱼的盘子，然后伯特给加上油煎土豆片，狄俄尼索斯再给盛上豌豆糊，最后玛丽倒茶并收钱。顾客们不停的走动；当一个顾客拿到豌豆糊的同时，他后面的已经拿到了油煎土豆片，再后面的一个已经拿到了鱼。一些穷苦的村民不吃豌豆糊-但这没关系，这些顾客也能从狄俄尼索斯那里得个笑脸。
这样一来队伍变短了，不久以后，他们买下了对面的商店又增加了更多的餐位。
这就是流水线。将那些具有重复性的工作分割成几个串行部分，使得工作能在工人们中间移动，每个熟练工人只需要依次的将他的那部分工作做好就可以了。虽然每个顾客等待服务的总时间没变，但是却有四个顾客能同时接受服务，这样在集市日的午餐时段里能够照顾过来的顾客数增加了三倍。图1.1说明了艾薇的方法，是由她那很少涉猎非虚现实问题的儿子爱因斯坦绘制的。
如果将程序看成是内存中存储的一堆指令的话，一个即将运行的程序看起来和排着队等待接受服务的顾客没什么相似之处。但是如果从CPU的角度来看，就不一样了。CPU从内存中提取每条指令，进行译码，确定需要的操作数，执行相应操作，并存储产生的任何结果-然后再次重复同样的工作。等待执行的程序就是一个等待一次一个的流过CPU的指令队列。
由于每条指令都要做不同的工作，因此在CPU内部已经配有各种不同的专用的大块逻辑电路，所以构造一个流水线并没有使CPU复杂度增加多少；只是让CPU工作负载更重一些而已。
对于RISC微处理器来说使用流水线技术不是什么新鲜事儿。真正重要的在于完全的重新设计-从指令集开始-目的是使流水线更加高效。因此，怎样才能设计一个高效的流水线实际上可能是一个错误的问题。正确的提问应该是，是什么使得流水线效率低下？
流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水，即指令预取、译码、执行、写回结果，浮点流水又分为八级流水。

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