流水线

术语流水线是指将顺序过程分解为子操作的技术，每个子操作在与所有其他段同时运行的专用段中执行。

流水线技术的最重要特征是，可以同时在不同的段中进行多个计算。通过将寄存器与流水线中的每个段相关联，可以实现计算的重叠。寄存器在每个段之间提供隔离，以便每个段可以同时对不同的数据进行操作。

流水线组织的结构可以简单地表示，只需为每个段包括一个输入寄存器，然后是一个组合电路即可。

让我们考虑一个组合乘法和加法运算的示例，以更好地了解管道组织。

组合的乘法和加法运算是通过数字流完成的，例如：

将对数字执行的操作分解为子操作，而每个子操作将在管道内的一个段中实现。

在管道的每个部分中执行的子操作定义为：

以下框图表示在流水线的每个段中执行的组合操作和子操作。

寄存器R1，R2，R3和R4保存数据，并且组合电路在特定段中运行。

组合电路在给定段中生成的输出将用作下一个段的输入寄存器。例如，从框图中，我们可以看到寄存器R3用作组合加法器电路的输入寄存器之一。

通常，管道组织适用于计算机设计的两个领域，其中包括：

• 算术管道
• 指令流水线

我们将在后面的部分中对它们进行讨论。