Kompendium i Datorteknik

5.2. PIPELINING AV PROCESSORER 27ClkClkClks5&FAs4x2x1D&&&&&HAFAHAD&&FAHADs3s2s1x0y0y1y2&s0Figur 5.3: Två-cykels multiplikator5.2 Pipelining av processorerPrincipen går att applicera på en processor då varje fas i en instruktion i regel endastnyttjar en del av processorn. Om de olika faserna nyttjar helt olika delar går det attköra samtliga faser parallellt – men dock inte för samma instruktion! En processorutan pipelining kör instruktionerna helt sekventiellt. Med pipelining går det iställetatt överlappa instruktionerna och på så sätt nå högre genomströmning (throughput) iprocessorn. Skillnaden illustreras tydligt i figur 5.4. I den ej pipelinade versionen, figur5.4(a), tar två instruktioner åtta klockcykler 3 medan den pipelinade versionen i figur5.4(b) klarar av fyra instruktioner på sju klockcykler och varje ytterligare instruktionökar denna tid med bara en klockcykel!5.3 Problem med pipeliningDet största problemet med pipelining är att det kan finnas beroenden från en instruktiontill nästa. Dessa beroenden kan leda till en uppsjö olika problem som gör att vissainstruktioner inte kan fortsätta. Man talar då om en pipelinekonflikt (pipeline hazard)och detta måste hanteras på något sätt. Det finns två principer för att hantera pipelinekonflikter.Antingen så hanteras den av hårdvaran i processorn eller så antar processornatt koden är konfliktfri. Att processorn antar att koden är konfliktfri kan generera intressantaresultat om programmeraren inte inser denna begränsning vilket behandlassenare i kapitlet.Lösning av konflikter i hårdvara kan göras på ett antal sätt, t.ex. genom att proces-3 Om vi antar fyra faser och en klockcykel per fas.