تفاوت خط لوله و غیر خط لوله چیست؟


پاسخ 1:

سیستم لوله کشی:

لوله کشی یک تکنیک اجرای است که در آن دستورالعمل های متعدد هنگام اجرای همپوشانی دارند.

از توان بالایی برخوردار است (تعداد دستوراتی که در هر واحد زمان اجرا می شود).

با لوله کشی ، بسیاری از دستورالعمل ها به طور هم زمان اجرا می شوند و اجرای آن در چرخه کمتری انجام می شود.

خط لوله توسط یک برنامه ریز پردازنده از یک استخر کاری که در انتظار اجرای آن است پر می شود. خط لوله به هر واحد اجرایی اختصاص یافته است تا کار از قبل برنامه ریزی شود.

کارآیی سیستم لوله کشی به کارآیی برنامه ریز CPU بستگی دارد.

سیستم غیر لوله ای:

کلیه اقدامات (بازیابی ، رمزگشایی ، اجرای دستورالعمل ها و نوشتن نتایج به حافظه) در یک مرحله ترکیب می شوند.

توان کمتری دارد.

فقط یک دستورالعمل در هر واحد زمان اجرا می شود و روند اجرای آن نیاز به چرخه های بیشتری دارد.

در مورد سیستم غیر خط لوله ، زمانبندی CPU فقط وقتی واحد اجرایی سیگنال می دهد که رایگان است ، از مجموعه کارهای انتظار انتخاب می کند.

این به برنامه ریزی CPU بستگی ندارد.


پاسخ 2:

قیاس لباسشویی بسیار ساده….

فرض کنید شما لباسشویی خود را کنار گذاشته اید تا زمانی که چیزی برای پوشاندن آن ندارید و چندین بار برای شستن آن وجود دارد. متأسفانه فقط می توانید از یک واشر و خشک کن استفاده کنید. بلافاصله اولین بار خود را در ماشین لباسشویی قرار دهید. ماشین لباسشویی نیم ساعت بعد آماده است. بار اول را خارج کنید ، آن را درون خشک کن قرار دهید و چرخه خشک کردن را شروع کنید. سوال این است که بار دوم را در ماشین لباسشویی چه زمانی شروع می کنید؟

می توانید صبر کنید تا اولین بار در خشک کن آماده شود. اگر خشک کن نیز نیم ساعت طول بکشد ، هر بار یک بار لباسشویی را تمام کنید. به این روش ، N بار لباسشویی N ساعت طول می کشد.

در عوض ، بیایید پردازش را جلو ببریم. به محض قرار دادن بار قبلی در خشک کن ، بار بعدی را در ماشین لباسشویی شروع کنید. در آخر از سخت افزارهای مختلف برای شستشو و خشک کردن استفاده می شود. پس چرا هر دو در بارهای مختلف لباسشویی کار نمی کنند؟ بار اول یک ساعت طول می کشد ، اما هر بار اضافی لباسشویی فقط نیم ساعت بعد از بار قبلی آماده خواهد بود. به عبارت دیگر ، N بار لباسشویی 1 + ((N-1) / 2) ساعت طول می کشد.

بنابراین اگر لباس های شسته شده زیادی دارید ، این لوله واشر / خشک کن دو مرحله ای ساده دو برابر سریعتر از روش بدون لوله است. به طور کلی ، اگر پردازش به جای فقط دو مرحله ، در مراحل لوله کشی K به طور همزمان تقسیم شود ، می توان تقریباً K بار سریعتر انجام داد.

اجرای دستورالعمل برای رایانه مشابه پردازش بار لباسشویی است. ابتدا دستورالعمل از حافظه فراخوانی می شود ، سپس مقادیر عمل مورد نیاز جمع می شود ، مقادیر عملوند به صورت حساب محاسبه می شوند و در نهایت نتیجه ذخیره می شود. هر یک از این مراحل می تواند از سخت افزارهای مختلفی استفاده کند. پس چرا اجرای خط لوله نیست؟ این توضیحات مانند چهار سطح به نظر می رسید ، اما معمول نیست که هر دستورالعمل در یک پردازنده مدرن از 20 یا بیشتر سطح بگذرد. در این حالت ، خط لوله می تواند اجرای یک برنامه را در 1/20 از زمانی که بدون لوله کشی انجام می شد ، به پایان برساند!

البته لوله کشی معمولاً به این راحتی انجام نمی شود. به عنوان مثال ، در اروپا این شایع است که واشر و خشک کن از نظر جسمی همان دستگاه باشد تا یک بار شسته نشود و دیگری خشک شود. ما این را یک خطر ساختاری می نامیم که از خط لوله جلوگیری می کند. آنها همچنین می توانند انواع دیگری از خطرات یا تأخیرهایی داشته باشند که بر عملکرد خط لوله تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، اگر خشک کن به جای 30 دقیقه 45 دقیقه طول بکشد ، شما باید 15 دقیقه پس از اتمام بار در ماشین لباسشویی صبر کنید قبل از اتمام بارگذاری قبل از خشک شدن. توان بدون لوله کشی یک بار در هر 30 دقیقه +45 دقیقه یک بار است ، اما لوله کشی دو مرحله ای هر 45 دقیقه یک بار را کامل می کند ، یعنی کمتر از دو برابر شتاب مورد انتظار شما.


پاسخ 3:

قیاس لباسشویی بسیار ساده….

فرض کنید شما لباسشویی خود را کنار گذاشته اید تا زمانی که چیزی برای پوشاندن آن ندارید و چندین بار برای شستن آن وجود دارد. متأسفانه فقط می توانید از یک واشر و خشک کن استفاده کنید. بلافاصله اولین بار خود را در ماشین لباسشویی قرار دهید. ماشین لباسشویی نیم ساعت بعد آماده است. بار اول را خارج کنید ، آن را درون خشک کن قرار دهید و چرخه خشک کردن را شروع کنید. سوال این است که بار دوم را در ماشین لباسشویی چه زمانی شروع می کنید؟

می توانید صبر کنید تا اولین بار در خشک کن آماده شود. اگر خشک کن نیز نیم ساعت طول بکشد ، هر بار یک بار لباسشویی را تمام کنید. به این روش ، N بار لباسشویی N ساعت طول می کشد.

در عوض ، بیایید پردازش را جلو ببریم. به محض قرار دادن بار قبلی در خشک کن ، بار بعدی را در ماشین لباسشویی شروع کنید. در آخر از سخت افزارهای مختلف برای شستشو و خشک کردن استفاده می شود. پس چرا هر دو در بارهای مختلف لباسشویی کار نمی کنند؟ بار اول یک ساعت طول می کشد ، اما هر بار اضافی لباسشویی فقط نیم ساعت بعد از بار قبلی آماده خواهد بود. به عبارت دیگر ، N بار لباسشویی 1 + ((N-1) / 2) ساعت طول می کشد.

بنابراین اگر لباس های شسته شده زیادی دارید ، این لوله واشر / خشک کن دو مرحله ای ساده دو برابر سریعتر از روش بدون لوله است. به طور کلی ، اگر پردازش به جای فقط دو مرحله ، در مراحل لوله کشی K به طور همزمان تقسیم شود ، می توان تقریباً K بار سریعتر انجام داد.

اجرای دستورالعمل برای رایانه مشابه پردازش بار لباسشویی است. ابتدا دستورالعمل از حافظه فراخوانی می شود ، سپس مقادیر عمل مورد نیاز جمع می شود ، مقادیر عملوند به صورت حساب محاسبه می شوند و در نهایت نتیجه ذخیره می شود. هر یک از این مراحل می تواند از سخت افزارهای مختلفی استفاده کند. پس چرا اجرای خط لوله نیست؟ این توضیحات مانند چهار سطح به نظر می رسید ، اما معمول نیست که هر دستورالعمل در یک پردازنده مدرن از 20 یا بیشتر سطح بگذرد. در این حالت ، خط لوله می تواند اجرای یک برنامه را در 1/20 از زمانی که بدون لوله کشی انجام می شد ، به پایان برساند!

البته لوله کشی معمولاً به این راحتی انجام نمی شود. به عنوان مثال ، در اروپا این شایع است که واشر و خشک کن از نظر جسمی همان دستگاه باشد تا یک بار شسته نشود و دیگری خشک شود. ما این را یک خطر ساختاری می نامیم که از خط لوله جلوگیری می کند. آنها همچنین می توانند انواع دیگری از خطرات یا تأخیرهایی داشته باشند که بر عملکرد خط لوله تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، اگر خشک کن به جای 30 دقیقه 45 دقیقه طول بکشد ، شما باید 15 دقیقه پس از اتمام بار در ماشین لباسشویی صبر کنید قبل از اتمام بارگذاری قبل از خشک شدن. توان بدون لوله کشی یک بار در هر 30 دقیقه +45 دقیقه یک بار است ، اما لوله کشی دو مرحله ای هر 45 دقیقه یک بار را کامل می کند ، یعنی کمتر از دو برابر شتاب مورد انتظار شما.


پاسخ 4:

قیاس لباسشویی بسیار ساده….

فرض کنید شما لباسشویی خود را کنار گذاشته اید تا زمانی که چیزی برای پوشاندن آن ندارید و چندین بار برای شستن آن وجود دارد. متأسفانه فقط می توانید از یک واشر و خشک کن استفاده کنید. بلافاصله اولین بار خود را در ماشین لباسشویی قرار دهید. ماشین لباسشویی نیم ساعت بعد آماده است. بار اول را خارج کنید ، آن را درون خشک کن قرار دهید و چرخه خشک کردن را شروع کنید. سوال این است که بار دوم را در ماشین لباسشویی چه زمانی شروع می کنید؟

می توانید صبر کنید تا اولین بار در خشک کن آماده شود. اگر خشک کن نیز نیم ساعت طول بکشد ، هر بار یک بار لباسشویی را تمام کنید. به این روش ، N بار لباسشویی N ساعت طول می کشد.

در عوض ، بیایید پردازش را جلو ببریم. به محض قرار دادن بار قبلی در خشک کن ، بار بعدی را در ماشین لباسشویی شروع کنید. در آخر از سخت افزارهای مختلف برای شستشو و خشک کردن استفاده می شود. پس چرا هر دو در بارهای مختلف لباسشویی کار نمی کنند؟ بار اول یک ساعت طول می کشد ، اما هر بار اضافی لباسشویی فقط نیم ساعت بعد از بار قبلی آماده خواهد بود. به عبارت دیگر ، N بار لباسشویی 1 + ((N-1) / 2) ساعت طول می کشد.

بنابراین اگر لباس های شسته شده زیادی دارید ، این لوله واشر / خشک کن دو مرحله ای ساده دو برابر سریعتر از روش بدون لوله است. به طور کلی ، اگر پردازش به جای فقط دو مرحله ، در مراحل لوله کشی K به طور همزمان تقسیم شود ، می توان تقریباً K بار سریعتر انجام داد.

اجرای دستورالعمل برای رایانه مشابه پردازش بار لباسشویی است. ابتدا دستورالعمل از حافظه فراخوانی می شود ، سپس مقادیر عمل مورد نیاز جمع می شود ، مقادیر عملوند به صورت حساب محاسبه می شوند و در نهایت نتیجه ذخیره می شود. هر یک از این مراحل می تواند از سخت افزارهای مختلفی استفاده کند. پس چرا اجرای خط لوله نیست؟ این توضیحات مانند چهار سطح به نظر می رسید ، اما معمول نیست که هر دستورالعمل در یک پردازنده مدرن از 20 یا بیشتر سطح بگذرد. در این حالت ، خط لوله می تواند اجرای یک برنامه را در 1/20 از زمانی که بدون لوله کشی انجام می شد ، به پایان برساند!

البته لوله کشی معمولاً به این راحتی انجام نمی شود. به عنوان مثال ، در اروپا این شایع است که واشر و خشک کن از نظر جسمی همان دستگاه باشد تا یک بار شسته نشود و دیگری خشک شود. ما این را یک خطر ساختاری می نامیم که از خط لوله جلوگیری می کند. آنها همچنین می توانند انواع دیگری از خطرات یا تأخیرهایی داشته باشند که بر عملکرد خط لوله تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، اگر خشک کن به جای 30 دقیقه 45 دقیقه طول بکشد ، شما باید 15 دقیقه پس از اتمام بار در ماشین لباسشویی صبر کنید قبل از اتمام بارگذاری قبل از خشک شدن. توان بدون لوله کشی یک بار در هر 30 دقیقه +45 دقیقه یک بار است ، اما لوله کشی دو مرحله ای هر 45 دقیقه یک بار را کامل می کند ، یعنی کمتر از دو برابر شتاب مورد انتظار شما.