計算機組成原理——指令流水線

1. 綜述

　　為提高CPU利用率，加快執行速度，將指令分為若干個階段，可並行執行不同指令的不同階段，從而多個指令可以同時執行。在有效地控制了流水線阻塞的情況下，流水線可大大提高指令執行速度。博客園知識庫：CPU流水線的探秘之旅

　　經典的五級流水線：取址、譯碼/讀寄存器、執行/計算有效地址、訪問內存（讀或寫）、結果寫回寄存器。鏈接：史上最經典的5級流水線

　　流水線阻塞的情況有三種（baidu知道）：

　　1. 結構相關：指令重疊執行的過程中，硬件資源滿足不了指令重疊執行的要求，發生資源沖突，這時將產生結構相關。解決的辦法是增加硬件資源，如解決訪存沖突就采用指令Cache和數據Cache分離的哈弗結構。

　　2. 數據相關：當一條指令需要前面某條指令的執行結果，而兩者正在並行執行的情況下，將產生數據相關。解決方式：數據重定向，或稱為旁路技術。

　　3. 控制相關：有跳轉語句、分支指令，或其他改變IP值的指令，將產生控制相關。解決方法：分支預測技術，投機執行，延遲分支。

　　

　　若I1和I2數據相關，如I2需要I1的結果，則I2在其譯碼階段被阻塞，直到I1全部完成才恢復流動。