Tietokoneen putkilinjaus
Intel esitteli ensin tietokoneiden liukuhihnan 486 sirulla. Putkilinjan toimintatapa on analoginen teollisen kokoonpanolinjan kanssa. CPU:n sisällä sarja piiriyksiköitä, joilla on erilliset toiminnot, muodostaa käskynkäsittelyputken; x86-käsky jaetaan viiteen tai kuuteen vaiheeseen, jotka sitten nämä yksiköt suorittavat peräkkäin. Tämä mahdollistaa käskyn suorittamisen yhden CPU:n kellojakson sisällä, mikä lisää CPU:n käsittelynopeutta. Klassisessa Pentium-prosessorissa jokainen kokonaislukuliukuhihna koostuu neljästä vaiheesta -käskyjen esihaku, dekoodaus, suoritus ja kirjoittaminen-takaisin-, kun taas liukuluku-liukuviiva koostuu kahdeksasta vaiheesta.
Pipelining on keskeinen tekniikka, jota käytetään laajasti mikroprosessoreissa (CPU). Se kuvaa menetelmän, jolla käskyt suoritetaan CPU:ssa; Liukuhihnan ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä ohjeet ja niiden suoritusprosessi.
Tietokoneen ohjeet
Tietokonekäsky on tietty joukko binääritietoja, jotka kertovat suorittimelle, mitä tehdä. Jos prosessoria verrataan tuotantolaitokseen, ohje on kuin asiakkaan tilaus; se käynnistää joukon toimintoja suorittimen "tehtaalla", mikä lopulta tuottaa laskennallisen tuloksen-valmiissa tuotteessa. Miten tämä käytännössä toimii? Ensinnäkin on oltava osasto, joka vastaanottaa tilauksia-CPU:n käskynhakuyksikön; toiseksi on oltava työpaja, joka täyttää tilaukset-CPU:n käskyjen suoritusyksikön. Tehtaassa tuotteen valmistus jaetaan useisiin valmistusvaiheisiin; samalla tavalla käsky muunnetaan sarjaksi vastaavia mikro-operaatioita suorittimen sisällä. Näiden mikro-operaatioiden suorittaminen peräkkäin muodostaa koko käskyn suorittamisen.
Ohjeen toteutus
Halvoissa{0}}suorittimissa käskyjen suoritus on sarjamuotoista; Yksinkertaisesti sanottuna yksi ohje on suoritettu loppuun ennen kuin seuraava alkaa. Tämä on kuin edellä mainittu tehdas alkuaikoinaan, joka koostuu vain pienestä työpajasta ja yksin työskentelevästä yrittäjästä: saatuaan tilauksen hän olisi täysin töissä ensimmäisen tilauksen täyttämisessä eikä pystyisi vastaanottamaan toista. Tilausten vastaanottaminen ja suorittaminen-tai ohjeiden hakeminen ja suorittaminen-on siis sarjaprosessi. Myöhemmin pomo huomasi, että tilausten vastaanottaminen ei vaatinut paljon aikaa. Assistentin avulla he pystyivät työskentelemään itsenäisesti; Tämä antoi pomolle mahdollisuuden hyväksyä uuden tilauksen ja samalla viimeistellä edellisen tilauksen tuotteet. CPU-arkkitehtuurin kannalta tämä vastaa käskyn-hakuyksikön erottamista käskyn-suoritusyksiköstä. Näin ollen CPU voi hakea seuraavan käskyn rinnakkain suorittaessaan nykyistä. Tämä edusti laadullista harppausta CPU-tekniikassa, toimintojen siirtämistä sarjaprosessoinnista rinnakkaiskäsittelyyn ja käskyputken prototyypin luomista.
Kun CPU on suorittanut edellä mainitun vaiheen, jäljellä oleva haaste on rinnakkaisten prosessointiominaisuuksien parantaminen. Tehtaan kokoonpanolinjoista inspiraatiota saaneet suorittimen suunnittelijat jakoivat yksittäisen käskyn suorittamisen useisiin eri vaiheisiin-tai "mikro-käskyihin"-, mikä vähensi huomattavasti ohjeiden monimutkaisuutta, yksinkertaisti logiikkaa ja nosti nopeutta. Liukuhihnatekniikkaa hyödyntävissä prosessoreissa heti kun yksi käsky lopettaa ensimmäisen "vaiheensa", seuraava käsky siirtyy välittömästi liukuhihnaan ja aloittaa suorittamisen. On selvää, että tämä liukuhihnamenetelmä vaatii useita suoritusyksiköitä-ominaisuuden, joka on toteutettu x86 siruissa.
