流水线技术
流水线技术是指在程序执行时，多条指令重叠进行操作的一种任务分解技术。把一个任务分解为若干顺序执行的子任务，不同的子任务由不同的执行机构来负责执行，而这些执行机构可以同时并行工作。
（1）计算执行时间
假定有某种类型的任务，可以分为N个子任务，每个子任务需要时间t，则完成该任务所需的时间为N x t。
*若以传统的方式，完成k个任务需要的时间是kNt。
*使用流水线技术，花费的时间是Nt + (k-1)t。
注意，如果每个子任务所需的时间不同，其时间取决于执行顺序中最慢的那一个。
<1>流水线的吞吐率
指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。
TP = n / Tk
n为任务数，Tk是处理完成n个任务所用的时间
<2>加速比
是指不采用流水线的执行时间/采用流水线的执行时间。
用来衡量并行系统或程序并行化的性能和效果。
（2）影响流水线的主要因素
*转移指令：因为前面的转移指令还没有完成，流水线无法确定下一条指令的地址，因此也就无法向流水线中添加这条指令。
*共享资源访问的冲突：后一条指令需要使用的数据，与前一条指令发生冲突，或者相邻的指令使用了相同的寄存器
*响应中断：当有中断请求时，流水线也会停止。对于这种情况有两种响应方式：
>精确断点法：立即停止，这种方法能够立即响应中断；
>不精确断点法：流水线中的指令继续执行，不再新增指令到流水线。
一、指令系统
指计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。
一条指令包括：
*操作码
*地址码
根据地址码代表的地址类型，指令系统可以分为：
*立即寻址
*直接寻址
*剪接寻址
*寄存器寻址
*寄存器间接寻址
二、RISC与CISC
*为提高操作系统的效率，人们最初选择向指令系统中添加更多、更复杂的指令来实现，导致指令集越来越大。这种类型的计算机，称为复杂指令集计算机（CISC）。
*对指令数目和寻址方式做精简，指令的指令周期相同，采用流水线技术，指令并行执行程度更好，这类是精简指令集计算机（RISC）。
复杂指令系统计算机（CISC）的主要特点
（1）指令数量多：指令系统拥有大量的指令，有100-250条。
（2）指令使用频率相差悬殊：最常使用的是一些比较简单的指令，80%的时候使用的是20%指令。
（3）支持很多中寻址方式：通常为5-20种。
（4）变长的指令：指令长度不是固定的，变长的指令增加指令译码电路的复杂性。
（5）指令可以对存储器单元中数据直接进行处理：典型的CISC处理器通常都有指令能够直接对内存单元中的数据进行处理，其执行速度较慢。
精简指令系统计算机（RISC）的主要特点
（1）指令数量少：优先选取使用频率最高的一些简单指令以及一些常用指令，避免使用复杂指令。
（2）指令的寻址方式少：通常只支持寄存器寻址方式、立即数寻址方式以及相对寻址方式。
（3）指令长度固定，指令格式种类少：因为RISC指令数量少，
格式相对简单，其指令长度固定，指令之间各字段的划分比较一致，译码相对容易。
（4）只提供了Load/Store指令访问存储器：只提供了从存储器读数Load和把数据写入存储器Store两条指令，其余所有的操作都在CPU的寄存器间进行。
（5）以硬布线逻辑控制为主：为了提高操作的执行速度，通常采用硬布线逻辑来构建控制器。
（6）单周期指令执行：因为简化了指令系统，很容易利用流水线技术使得大部分指令在一个机器周期内完成。
（7）优化的编译器：RISC精简指令集使编译工作简单化。
流水线技术是指在程序执行时，多条指令重叠进行操作的一种任务分解技术。把一个任务分解为若干顺序执行的子任务，不同的子任务由不同的执行机构来负责执行，而这些执行机构可以同时并行工作。
（1）计算执行时间
假定有某种类型的任务，可以分为N个子任务，每个子任务需要时间t，则完成该任务所需的时间为N x t。
*若以传统的方式，完成k个任务需要的时间是kNt。
*使用流水线技术，花费的时间是Nt + (k-1)t。
注意，如果每个子任务所需的时间不同，其时间取决于执行顺序中最慢的那一个。
<1>流水线的吞吐率
指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。
TP = n / Tk
n为任务数，Tk是处理完成n个任务所用的时间
<2>加速比
是指不采用流水线的执行时间/采用流水线的执行时间。
用来衡量并行系统或程序并行化的性能和效果。
（2）影响流水线的主要因素
*转移指令：因为前面的转移指令还没有完成，流水线无法确定下一条指令的地址，因此也就无法向流水线中添加这条指令。
*共享资源访问的冲突：后一条指令需要使用的数据，与前一条指令发生冲突，或者相邻的指令使用了相同的寄存器
*响应中断：当有中断请求时，流水线也会停止。对于这种情况有两种响应方式：
>精确断点法：立即停止，这种方法能够立即响应中断；
>不精确断点法：流水线中的指令继续执行，不再新增指令到流水线。
一、指令系统
指计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。
一条指令包括：
*操作码
*地址码
根据地址码代表的地址类型，指令系统可以分为：
*立即寻址
*直接寻址
*剪接寻址
*寄存器寻址
*寄存器间接寻址
二、RISC与CISC
*为提高操作系统的效率，人们最初选择向指令系统中添加更多、更复杂的指令来实现，导致指令集越来越大。这种类型的计算机，称为复杂指令集计算机（CISC）。
*对指令数目和寻址方式做精简，指令的指令周期相同，采用流水线技术，指令并行执行程度更好，这类是精简指令集计算机（RISC）。
复杂指令系统计算机（CISC）的主要特点
（1）指令数量多：指令系统拥有大量的指令，有100-250条。
（2）指令使用频率相差悬殊：最常使用的是一些比较简单的指令，80%的时候使用的是20%指令。
（3）支持很多中寻址方式：通常为5-20种。
（4）变长的指令：指令长度不是固定的，变长的指令增加指令译码电路的复杂性。
（5）指令可以对存储器单元中数据直接进行处理：典型的CISC处理器通常都有指令能够直接对内存单元中的数据进行处理，其执行速度较慢。
精简指令系统计算机（RISC）的主要特点
（1）指令数量少：优先选取使用频率最高的一些简单指令以及一些常用指令，避免使用复杂指令。
（2）指令的寻址方式少：通常只支持寄存器寻址方式、立即数寻址方式以及相对寻址方式。
（3）指令长度固定，指令格式种类少：因为RISC指令数量少，
格式相对简单，其指令长度固定，指令之间各字段的划分比较一致，译码相对容易。
（4）只提供了Load/Store指令访问存储器：只提供了从存储器读数Load和把数据写入存储器Store两条指令，其余所有的操作都在CPU的寄存器间进行。
（5）以硬布线逻辑控制为主：为了提高操作的执行速度，通常采用硬布线逻辑来构建控制器。
（6）单周期指令执行：因为简化了指令系统，很容易利用流水线技术使得大部分指令在一个机器周期内完成。
（7）优化的编译器：RISC精简指令集使编译工作简单化。