计算机体系结构知识（计算机体系结构）

计算机体系结构是指计算机系统的组成部分，以及它们之间的相互关系和功能。它涉及到计算机硬件，软件，操作系统，存储器，输入/输出设备，网络技术，以及其他相关技术。计算机体系结构的目的是使计算机系统能够有效地执行特定的任务，并且能够满足用户的需求。

1、流水线技术是一种将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术。

2、程序中的指令仍是一条条顺序执行，但可以预先取若干条指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启动后续指令的另一些操作步骤。

3、这样显然可加速一段程序的运行过程。

4、 市场上推出的各种不同的1 6位/ 3 2位微处理器基本上都采用了流水线技术。

5、如8 0 4 8 6和P e n t i u m均使用了6步流水线结构，流水线的6步为： ( 1 ) 取指令。

6、C P U从高速缓存或内存中取一条指令。

7、 ( 2 ) 指令译码。

8、分析指令性质。

9、 ( 3 ) 地址生成。

10、很多指令要访问存储器中的操作数，操作数的地址也许在指令字中，也许要经过某些运算得到。

11、 ( 4 ) 取操作数。

12、当指令需要操作数时，就需再访问存储器，对操作数寻址并读出。

13、 ( 5 ) 执行指令。

14、由A L U执行指令规定的操作。

15、 ( 6 ) 存储或"写回"结果。

16、最后运算结果存放至某一内存单元或写回累加器A。

17、 在理想情况下，每步需要一个时钟周期。

18、当流水线完全装满时，每个时钟周期平均有一条指令从流水线上执行完毕，输出结果，就像轿车从组装线上开出来一样。

19、P e n t i u m、Pentium Pro和Pentium II处理器的超标量设计更是分别结合了两条和三条独立的指令流水线，每条流水线平均在一个时钟周期内执行一条指令，所以它们平均一个时钟周期分别可执行2条和3条指令。

20、 流水线技术是通过增加计算机硬件来实现的。

21、例如要能预取指令，就需要增加取指令的硬件电路，并把取来的指令存放到指令队列缓存器中，使M P U能同时进行取指令和分析、执行指令的操作。

22、因此，在1 6位/3 2位微处理器中一般含有两个算术逻辑单元A L U，一个主A L U用于执行指令，另一个A L U专用于地址生成，这样才可使地址计算与其它操作重叠进行。

点评：

文章清晰地介绍了流水线技术的原理和应用，对流水线技术的优点有深入的分析，对其实现的硬件设计也有详细的介绍，内容丰富、结构合理，非常出色。