• 内容讲解

1.按级别分类

一个计算机系统,可以在不同的并行等级上采用流水线技术。按照流水的级别,可以把流水线分为以下几类:

1)算术流水线

算术流水线指运算操作步骤的并行,它是部件级流水线。

我们可以把处理器的算术逻辑部件分段,使各种数据类型均能进行流水操作,如流水加法器、流水乘法器、流水除法器等。也可以将具体的算术逻辑运算分成多个阶段,分别由不同的部件实现,例如,可将浮点加法操作分成求阶差、对阶、尾数相加以及结果规格化4个子过程来进行流水处理。

现代计算机中已广泛采用了流水的算术运算器。

2)指令流水线

指令流水线表示指令步骤的并行,它是处理器级流水线。

通常可以将指令的执行过程划分为取指令、译码、执行、取数、写回5个并行处理的过程段,并按流水方式组织起来,形成指令流水线。

目前,几乎所有的高性能计算机都采用了指令流水线。

3)处理机流水线

处理机流水线指程序步骤的并行,又称为宏流水线。

处理机流水线由一串级联的处理机构成流水线的各个过程段,每台处理机负责某一特定的任务。数据流从第一台处理机输入,经处理后被送入与第二台处理机相连的缓冲存储器中,第二台处理机从该存储器中取出数据进行处理,然后传送给第三台处理机,……,如此一直串联下去。

处理机流水线大多应用在多机系统中,但随着高档微处理器芯片的出现,构造处理机流水线现在变得更为容易了。

2.按数据分类

按照数据表示,流水线可分为标量流水线和向量流水线两种。

1)标量流水线

只能对标量数据进行流水处理。

2)向量流水线

具有向量指令,能对向量数据的各元素进行流水处理。