为什么可变长度管道的速度由最慢的阶段决定+什么是程序的总执行时间？

Question

我是流水线的新手，我需要一些关于

这一事实的帮助

  

流水线的速度取决于最慢阶段的速度

不仅如此，如果给予5级流水线，其持续时间分别为5 ns，10 ns，8 ns，7 ns，7 ns，则说每条指令需要10 ns的时间。 我可以为此得到明确的解释吗？

（适用编辑） 还让我的程序有3条指令I1，I2，I3和I占用1 clk循环持续时间= 1ns 使得上述阶段分别采用-5,10,8,7,7个时钟周期。 现在根据理论，管道的快照将是 -

但这给了我一个总时间 - 没有clk周期* clk周期持续时间= 62 * 1 = 62 ns 但根据理论，总时间应该是 - （最慢的阶段）*没有。指令= 10 * 3 = 30 ns 虽然我知道为什么最慢的阶段很重要（每个流水线阶段需要等待，因此每10个clk循环后产生1条指令 - 但是当我使用clk循环计算它时结果是不一致的。为什么这种不一致？我错过了什么？ ？ 的（编辑）的

Answer 1

假设汽车制造过程。假设它使用两级管道衬里。假设制造发动机需要1天。其余2天制造。您可以并行执行这两个阶段。你的汽车产量是多少？它应该是每2天一辆车。虽然你在1天内完成剩下的工作，但你必须再等一天才能获得发动机。

在你的情况下，虽然其他阶段在较短的时间内完成工作，但你必须等待10ns才能完成整个过程

Answer 2

Staging允许您在onces上执行相同操作的“部分”。

我将在这里创建一个较小的示例，删除示例的最后两个阶段：5,10,8 ns

让我们进行两项操作：

5  10  8
   5   10  8 

| The first operation starts here
   | At stage 2 the second operation can start it's fist stage
   | However, since the stages take different amount of times,
   | the longest ones determines the runtime
       | the thirds stage can only start after the 2nd has completed: after 15ns
       | this is also true for the 2nd stage of the 2nd operation

Answer 3

我不确定你混淆的根源。如果您的管道中的一个单元需要更长的时间，那么它背后的单元不能推动管道向前移动直到该单元完成，即使它们自己完成了他们的工作。就像DPG所说，试着从汽车生产线的例子中看一下。它是解释管道最常用的一种。如果完成后最慢单位的单位AHEAD，它仍然无关紧要，因为它们必须等到较慢的单位完成其工作。所以，是的，您的管道正在执行3条指令，总执行时间为30ns。

Answer 4

谢谢大家的回答

我想我现在已经清楚了。 这就是我认为答案是 -

问题1： - 为什么管道执行取决于最慢的步骤

从图中可以清楚地看出，每个阶段都必须等待最慢的阶段才能完成。 因此，每个指令完成后的总时间受到等待时间的限制。 （在我的例子中，在10 ns的差距之后）

问题2： - 程序的总执行时间是什么

我想知道包含3条指令的特定程序需要多长时间才能执行 不需要执行3条指令需要多长时间 - 显然这与事实有关 每个指令每10 ns完成一次。

现在假设在管道中提取了I1，那么其中已经有4个其他指令正在执行。 4个指令在40 ns时间内完成。 之后I1，I2，I3按顺序执行30 ns。（假设没有管道停止）

总共30 + 40 = 70ns。

实际上对于n指令程序，k-阶段管道

我认为它是（n + k-1）* C * T

其中C =否。 clk周期在最慢的阶段  T =时钟周期时间

请回顾一下我的理解......知道我是否在想错什么  我可以接受我自己的答案!!!