流水线相关计算【计算机组成与体系结构】
一些概念
流水线周期 （T_cycle） | 最长操作阶段耗时，决定整体节奏。 | 若取指2ns，分析3ns，执行1ns，则流水线周期3ns（取最大值） | 如《笑傲江湖》中“独孤九剑”的九式，最慢一式（如“破剑式”）决定整套剑法的节奏。若取指2ns、分析3ns、执行1ns，则周期为3ns，恰似“破剑式”需3息完成，整套剑法被迫迁就。 |
| 吞吐率（TP） | 单位时间完成任务量 | 计算100条指令执行后的吞吐率，TP=100/理论公式或时间公式得出总时间 | 如张无忌用“乾坤大挪移”搬运内力，单位时间内搬运次数越多（吞吐率越高），效率越惊人。若周期3ns，100条指令吞吐率≈0.33条/ns，恰似“一息搬运三次内力”。 |
| 加速比 | 流水线效率提升倍数 | 加速比=顺序执行时间/流水线时间，如顺序执行时间10s，流水线时间5s，加速比=2 | 如郭靖修炼“降龙十八掌”，非流水线需一招一式顺序练（耗时久），流水线则可多招并行（耗时短）。若顺序执行需900ns，流水线仅需306ns，加速比≈2.94，恰似“降龙十八掌”从笨拙到刚猛的蜕变。 |
部分计算公式
理论公式
总时间=（各阶段消耗之和）+（指令数-1）*流水线周期（常常做题出现的是这个）
实践公式
总时间=（阶段数+指令数-1）*流水线周期
最大吞吐率
TPmax=1/流水线周期（（连续执行时））
- 周期定节奏，吞吐量看效率。
- 加速比越高，性能越给力。