流水线会影响时钟时间还是每条指令的周期(CPI)？

Question

我不能理解的是流水线会影响CPI或时钟周期，因为在流水线的情况下，时钟周期被视为最大阶段延迟+锁存延迟，所以流水线确实会影响时钟时间。此外，它还会影响CPI，因为在流水线的情况下它会变为1。我是不是错过了什么概念？

Answer 1

执行一条指令需要一组操作。

这可以通过几种方案来实现。

A/单周期处理器

在这个模型中，每条指令都需要一个周期，假设所有5个“阶段”都需要相等的时间t，那么周期将是5t。因此，CPI=1、T=5

实际上，这或多或少是40年代后期早期计算机的基础模型。除此之外，还没有真正的处理器这样做，但理论上它是可行的。

B/多周期处理器

与前一个模型相比，您在数据路径上引入了寄存器。首先获取指令，并将其发送到自动机的输入，自动机将按顺序应用计算“阶段”。

CPI=5，T=1

C/流水线处理器

CPI变为1，因为您可以在每个时钟周期开始一条新指令(由于危险，可能会更多一点，但这是另一回事)。和T=1。

所以CPI=1，T=1

( CPI反映吞吐量增加，但单条指令的执行时间没有减少)

因此，流水线可以被视为要么减少周期时间wrt方案A，要么将CPI、wrt降低到方案B。你也可以想象一个中间方案(例如3个阶段，周期为2)，其中流水线将同时减少这两个方案。