cpu流水线感悟,解决cpu流水线冲突的方法

cpu的流水线和频率有什么关系?为什么流水线越高频率越容易做上去?一千...

1、主频虽与CPU速度有关系，但确对不是绝对的正比关系，因为CPU的运算速度还要看CPU流水线（流水线下面介绍）的各方面性能指标（缓存、指令集，CPU位数等）。因此主频不代表CPU的整体性能，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。主频的计算公式为：主频=外频*倍频。

2、CPU主频只是影响CPU运行速度与性能的一个方面，在同系列微处理器，主频越高就代表计算机的速度也越快，但对于不同类型的处理器，它就只能作为一个参数来作参考。另外，CPU的计算速度取决于CPU流水线各方面的性能指标。

3、功耗问题，频率越高，晶体管漏电就越严重。为了保证漏电的情况下晶体管还能正常工作，需要加大电流，导致整个CPU的功耗非常高。想想看，当年的单核的p4 6g，功耗跟现在的4G的10核至强cpu基本一致。

为什么流水线越长CPU效能越差?

CPU流水线长度越长，运算工作就越简单，处理器的工作频率就越高，但是这样CPU的效能就越差，所以说流水线长度并不是越长越好的。由于CPU的流水线长度很大程度上决定了CPU所能达到的最高频率，所以英特尔为了提高CPU的频率，而设计了超长的流水线设计。

影响CPU流水线性能的因素有：多个任务在同一时间周期内争用同一个流水段 例如，假如在指令流水线中，如果数据和指令是放在同一个储存器中，并且访问接口也只有一个，那么，两条指令就会争用储存器；在一些算数流水线中，有些运算会同时访问一个运算部件。

CPU流水线越多，相当于经过的步骤就越多，所以速度就慢了。但是流水线多，频率可以提高很多，加快了时钟频率，对CPU计算性能会有提高。所以CPU流水线的问题是很难解决的，INTEL P4时代，流水线达到了好像20多级，所以频率可以做的很高，但是性能还是和AMD的相当。

最后，由于导电体都会产生延时，流水线级数越长导电延迟次数就越多，总延时自然也就越长，CPU完成单个任务的时间就越长。因此，流水线设计也不是越长越好的。