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计算机硬件-CPU流水线

在处理器内核中一般会有多个执行单元,比如算术逻辑单元、位移单元等。在引入并行指令集之前,CPU在每个时钟周期内只能执行单条指令,也就是说只有一个执行单元在工作,其他执行单元处于空闲状态;

在引入并行指令集之后,CPU在一个时钟周期内可以同时分配多条指令在不同的执行单元中执行。

对于一条从内存中读取数据的指令,CPU的某个执行单元在执行这条指令并等到返回结果之前,按照CPU的执行速度来说它足够处理几百条其他指令,而CPU为了提高执行效率,会根据单元电路的空闲状态和指令能否提前执行的情况进行分析,把那些指令地址顺序靠后的指令提前到读取内存指令之前完成。

实际上,这种优化的本质是通过提前执行其他可执行指令来填补CPU的时间空隙,然后在结束时重新排序运算结果,从而实现指令顺序执行的运行结果。

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