Boru hattı (bilgisayar)
 | Bu madde veya bölüm Boru hattı (bilgisayar) adlı maddeye çok benzemektedir ve bu iki maddenin tek başlık altında birleştirilmesi önerilmektedir. Birleştirme işlemi yapıldıktan sonra sayfaya {{Geçmiş birleştir}} şablonunu ekleyiniz. |
Tanımı
Pipelining,işlenecek yönergenin(instruction) geçtiği işlemleri aşamalara ayıran bir tekniktir.Bu sayede işlemci farklı yönergelerin farklı evreleri üzerinde aynı anda çalışabiliyor ve az zamanda daha çok iş yapılabiliyor.
Pipelining'in ne olduğunu daha iyi anlatmak için çamaşırhane örneğini vererek başlayabiliriz. Diyelim ki çamaşırhanede tek bir çamaşır makinesi, tek bir kurutma makinesi ve katlama yapılabilecek tek bir yer var ve yıkama işlemi 30 dk., kurutma 40 dk, katlama da 20 dk. sürüyor. Sırada 4 kişi bekliyor ve birinin işi tamamen bitmeden diğeri işlerini yapmaya başlamıyor. Öğleden sonra 6'da başladığımızı ve bir müşteriden diğerine geçerken süre kaybetmediğimizi farz edersek ancak gece yarısında 4 müşterinin de işi bitmiş olacaktı ve tabiki bu pipelined bir sistem olmuyor.
Ancak birinci müşterinin çamaşır makinesiyle işi bittip kurutma makinesini kullanmaya başladığında, 2. müşterinin daha fazla beklemesine ihtiyaç yok ve çamaşır makinesini kullanmaya artık başlayabilir çünkü yıkama, kurulama ve katlama işlemleri de birbirinden bağımsız işlemler. Bu şekilde 4 kişinin işi saat akşam 9.30 civarı bitecektir.Bu şekilde bir sistem ise pipelined bir sistem oluyor.
Verdiğimiz örnekteki müşteriler yönergeleri, yıkama evreleri de bir yönergenin geçtiği evreleri temsil ediyordu.Tahmin edeceğiniz üzere işlemci pipeline ları da benzer şekilde çalışıyor ve evreleri aşağıdaki gibi adlandırılıyor:
- Fetch: Bu evrede yönerge(instruction) hafızadan program sayacı(PC) kullanılarak okunur.Yönergeden yönerge kodu(icode) ve yönerge fonksiyonu çekilir(ifun).
- Decode: Register dosyasından hesaplanacak değerler çekilir.
- Execute:Hesaplama işlemi yapılır(icode ve ifun'a göre).
- Memory:Bu evrede hafızadan veri okunabilir ya da hafızaya veri yazılabilir.
- Write back:Sonuç değeri register dosyasına geri yazılır.
Avantaj ve Dezavantajları
Avantajları
- İşlemcinin işlem hacmi(throughput) artar.
- Aritmetik Logic Unit tasarımı daha hızlı fakat daha karmaşık olur.
- Pipeline kullanılan CPU'lar genelde RAM clock frekansından daha yüksek frekansta çalışırlar. Bu da bilgisayarın toplam performansının artmasını sağlar.
Dezavantajları
- Pipelinesız çalışan bir işlemci tek döngüde sadece bir instruction işletir.Bu da kol gecikmelerinin(branch delay) olmamasını sağlar. Bu yüzden pipelined olmayan bir sistemin tasarımı daha kolay ve maliyeti az olur.
- Pipelined bir sistemin yönerge gecikmesi(latency), pipelined olmayana göre biraz daha fazladır. Bu da sisteme ekstra flip-floplar eklenmesinden kaynaklanır.
- Pipelined bir sistemin işlemci performansını ölçmek daha zordur ve performans daha değişkendir.