流水线

指令执行过程：

取指→分析→执行

“1”：第一条指令

“2”：第二条指令

“3”：第三条指令

一条指令需要经过三个步骤才能执行完成，如果每执行一个步骤就需要1S，一条指令就需要3S，执行三条指令就需要9S才能完成执行

第一秒的时候第一条指令取指，第二秒的时候第一条指令分析，第三秒的时候第一条指令执行，第四秒的时候第二条指令取指，第五秒的时候第二条指令分析，第六秒的时候第二条指令执行，第七秒的时候第三条指令取指，第八秒的时候第三条指令分析，第九秒的时候第三条指令执行

使用流水线后，如果一个步骤需要一秒，那么三条指令只需要五秒就可以执行完成

第一秒的时候第一条指令取指，第二秒的时候第一条指令分析，同时第二条指令取指，第三秒的时候第一条指令执行，同时第二条指令分析，第三条指令取指，第四秒的时候第二条指令执行，第三条指令分析，第五秒的时候第三条指令执行。

流水线执行时间计算公式

(t₁+t₂+t₃)+(n-1)t₁

t₁是流水线周期，它代表执行时间最长的一段

列题

例如：若指令流水线把一条指令分为取指，分析，执行三部分，且三部分的时间分别是取指2ns，分析2ns，执行1ns，那么，流水线周期是？100条指令全部执行需要多长时间。

公式：(t₁+t₂+t₃)+(n-1)t₁

（2+2+1）+（100-1）×2

=5+198

=203（ns）

答，流水线周期为2ns，一百条指令全部执行完需要203ns。

流水线指标

①吞吐率：TP=n/TK

②加速比：S=TS/TK

③效率

理论最大吞吐率：TP = 周期的倒数

n为指令条数，TK为流水线时间

加速比是使用流水线和不适用流水线的比

效率在不同的时间段内效率不同，例如下表，时间为第一秒的时候效率为三分之一，时间在第二秒的时候效率为三分之二，时间在第三秒的时候效率为百分之百。