Kompendium i Datorteknik

Kapitel 5PipeliningFigur 5.1(a) visar en del av ett sekvensnät. Den kombinatorik som ligger mellan de tvåregistren bestämmer i stort sett den maximala hastigheten hos sekvensnätet. 1 Genomatt dela upp kombinatoriken i flera delar och sätta vippor mellan dem går det sålundaatt minska den fördröjning som bestämmer den maximala klockfrekvensen. Till exempelkan man dela upp det kombinatoriska blocket i två delar med någorlunda likafördröjning som figur 5.1(b) visar. Det är uppenbart att klockfrekvensen direkt går attdubblera då varje block nu bara har hälften så lång fördröjning som förut. Men dentotala tiden för en “beräkning” att flyta igenom nätet är dock konstant då det nu krävstvå klockcykler!ClkClkClkClkClkDK−nätDDK−nätDK−nätD2TdTdTd(a) Utan pipelining(b) Med pipeliningFigur 5.1: Pipelining av ett sekvensnätFördelen är då att två beräkningar kan delbearbetas samtidigt, en i det vänstra stegetoch en i det högra. Alltså har vi möjligheten att öka den så kallade genomströmningen(throughput) i processen. Kostnaden för detta är då att vi har fått en längre fördröjning(latency) av beräkningen i antal klockcykler. 2 Principen är alltså väldigt lik det löpandebandet inom tillverkningsindustrin. Det vore synnerligen ineffektivt om hela fabriken1 D-vipporna har i realiteten också en viss fördröjning men den ignoreras för enkelhetens skull.2 På grund av de tidigare nämnda fördröjningarna i vipporna kommer i själva verket den totala fördröjningenäven i absoluta termer att bli längre.25