CPU流水线指令「建议收藏」

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

CPU流水线指令执行示意图

增加流水线深度，其实是有性能成本的。 每增加一级流水线，就要多一级写入到流水线寄存器的操作。

单纯地增加流水线级数，不仅不能提升性能，反而会有更多的overhead的开销。所以，设计合理的流水线级数也是现代CPU中非常重要的一点。

我们其实并不能简单地通过CPU的主频，就来衡量CPU乃至计算机整机的性能。因为 不同的CPU实际的体系架构和实现都不一样。同样的CPU主频，实际的性能可能差别很大。所以，在工业界，更好的衡量方式通常是，用SPEC这样的跑分程序，从多个不同的实际应用场景，来衡量计算机的性 能。

超长流水线缺点：

1. 功耗大
2. 若后一个指令需要依赖前一个指令的完成，那么流水线技术和单指令周期CPU所要花费的时间是一样的。（冒险问题）

要想解决好冒险的依赖关系问题，我们需要引入乱序执行、分支预测等技术 IPC（Instruction Per Cycle）：衡量CPU执行指令的效率。（CPI（Cycle Per Instruction）的倒数）

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