Пятиэтапный конвейер, подобный процессору PIPE, представил проект современного процессора в середине 80-х годов. Процессор-прототип RISC, разработанный исследовательской группой Паттерсона в Беркли, заложил основу для процессора SPARC, разработанного компанией Sun Microsystems в 1987 г. Процессор, созданный группой исследователей Хеннеси в Стэнфорде, был представлен на рынок MIPS Technologies в 1986 г. И в той, и в другой моделях использовались пятиэтапные конвейеры. В процессоре Intel i486 также используется пятиэтапный конвейер, но с иным разделением ответственности между этапами; здесь имеется два этапа декодирования и комбинированный этап execute/store.
Такие конвейерные проекты ограничены пропускной способностью максимум в одну команду на цикл синхронизации. Единица измерения CPI никогда не может быть меньше 1.0. Разные этапы могут обрабатывать за раз только одну команду. Более поздние модели процессоров поддерживают суперскалярную операцию, т. е. они достигают CPI менее чем 1.0 путем выборки, декодирования и выполнения множественных команд параллельно.
По мере того, как суперскалярные процессоры стали все более распространенными, приемлемое значение производительности сдвинулось от CPI к его противоположности: среднему числу команд, выполняемых за один цикл синхронизации, или IPC. В суперскалярных процессорах IPC может превосходить 1.0.
В самых передовых проектах используется методика, известная как выполнение с изменением последовательности для параллельного выполнения команд, возможно, в абсолютно ином порядке, нежели они появляются в программе с сохранением общего поведения, лежащего в основе последовательной модели ISA. Данная форма выполнения рассматривается как один из вопросов дискуссии об оптимизации программ.
Впрочем, конвейерные процессоры не являются просто историческими артефактами. Большинство продаваемых в мире процессоров используется во встроенных системах, управляющих функциями автомобилей, в бытовых товарах и в других устройствах, где сам процессор невидим для пользователя. В таких агрегатах простота конвейерного процессора снижает его стоимость и потребляемую мощность, по сравнению с процессорами более высокой производительности.
© digitrode.ru