流水線(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著(zhù)重要的角色，優(yōu)化流水線(xiàn)直接關(guān)系著(zhù)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率，因此成為企業(yè)不得不的話(huà)題。 除此之外，它們的生產(chǎn)制作過(guò)程如何？也是決定產(chǎn)品使用性能的關(guān)鍵所在，下面大家不妨一起來(lái)了解下吧。

一、什么是流水線(xiàn)技術(shù)

流水線(xiàn)技術(shù)是指在程序執行時(shí)多條指令重疊進(jìn)行操作的一種準并行處理實(shí)現技術(shù)。流水線(xiàn)是Intel首次在486芯片中開(kāi)始使用的。流水線(xiàn)的工作方式*像工業(yè)生產(chǎn)上的裝配流水線(xiàn)。在CPU中由5—6個(gè)不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線(xiàn)，然后將一條X86指令分成5—6步后再由這些電路單元分別執行，這樣*能實(shí)現在一個(gè)CPU時(shí)鐘周期完成一條指令，因此提高CPU的運算速度。經(jīng)典奔騰每條整數流水線(xiàn)都分為四級流水，即取指令、譯碼、執行、寫(xiě)回結果，浮點(diǎn)流水又分為八級流水。

二、流水線(xiàn)技術(shù)產(chǎn)生背景

借鑒了工業(yè)流水線(xiàn)制造的思想，現代CPU也采用了流水線(xiàn)設計。在工業(yè)制造中采用流水線(xiàn)可以提高單位時(shí)間的生產(chǎn)量；同樣在CPU中采用流水線(xiàn)設計也有助于提高CPU的頻率。先以汽車(chē)裝配為例來(lái)解釋流水線(xiàn)的工作方式。假設裝配一輛汽車(chē)需要4個(gè)步驟：1.沖壓：制作車(chē)身外殼和底盤(pán)等部件，2.焊接：將沖壓成形后的各部件焊接成車(chē)身，3.涂裝：將車(chē)身等主要部件清洗、化學(xué)處理、打磨、噴漆和烘干，4.總裝：將各部件（包括發(fā)動(dòng)機和向外采購的零部件）組裝成車(chē)；同時(shí)對應地需要沖壓、焊接、涂裝和總裝四個(gè)工人。采用流水線(xiàn)的制造方式，同一時(shí)刻四輛汽車(chē)在裝配。如果不采用流水線(xiàn)，那么**輛汽車(chē)依次經(jīng)過(guò)上述四個(gè)步驟裝配完成之后，下一輛汽車(chē)才開(kāi)始進(jìn)行裝配，*早期的工業(yè)制造*是采用的這種原始的方式。未采用流水線(xiàn)的原始制造方式，同一時(shí)刻只有一輛汽車(chē)在裝配。

不久之后*發(fā)現，某個(gè)時(shí)段中一輛汽車(chē)在進(jìn)行裝配時(shí)，其它三個(gè)工人處于閑置狀態(tài)，顯然這是對資源的極大浪費。于是開(kāi)始思考能有效利用資源的方法：在**輛汽車(chē)經(jīng)過(guò)沖壓進(jìn)入焊接工序的時(shí)候，立刻開(kāi)始進(jìn)行第二輛汽車(chē)的沖壓，而不是等到**輛汽車(chē)經(jīng)過(guò)全部四個(gè)工序后才開(kāi)始。之后的每一輛汽車(chē)都是在前一輛沖壓完畢后立刻進(jìn)入沖壓工序，這樣在后續生產(chǎn)中*能夠保證四個(gè)工人一直處于運行狀態(tài)，不會(huì )造成人員的閑置。這樣的生產(chǎn)方式*好似流水川流不息，因此被稱(chēng)為流水線(xiàn)。

CPU的工作也可以大致分為指令的獲取、解碼、運算和結果的寫(xiě)入四個(gè)步驟，采用流水線(xiàn)設計之后，指令（好比待裝配的汽車(chē)）*可以連續不斷地進(jìn)行處理。在同一個(gè)較長(cháng)的時(shí)間段內，顯然擁有流水線(xiàn)設計的CPU能夠處理更多的指令。

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