מהו צינור מעבד מחשב?

צינור CPU הוא סדרה של שלבי עיבוד ביחידת העיבוד המרכזית (CPU) של המחשב. השלבים הם בדרך כלל אחזור, פענוח, ביצוע וכתיבה חוזרת. הצינור הוא אלמנט עיצובי בסיסי של רוב המעבדים, ומטרתו היא לשפר את הביצועים. על ידי פירוק עיבוד ההוראות לשלבים נפרדים, ה-CPU יכול לשמור על עיבוד הוראות מרובות בו-זמנית. זה ידוע בתור מקביליות או עיבוד מקביל, וזה יכול להיות שיפור משמעותי בביצועים. עם זאת, זה בא במחיר של מורכבות מוגברת, והוא יכול להכניס עיכובים (הידועים כדוכן צינורות) אם יש צורך לבצע הוראות ללא תקינות.

בפוסט הזה נסביר מהו צינור מעבד מחשב . יחידת העיבוד המרכזית (קיצור של central processing unit) היא חלק חשוב מהמחשב, המתפקד כמו המוח. ואנחנו כבר יודעים את זה. אבל מה שאנחנו אולי לא יודעים הם הטכניקות שהופכות את המעבד ליעיל. אחת מהטכניקות הללו היא צנרת . אם אתה רוצה לדעת מהו מעבד צינור וכיצד צינור משפר את ביצועי המעבד אז קרא את הפוסט הזה.

מהו צינור מעבד מחשב?

במדעי המחשב, הוראה היא פקודה שניתנת על ידי תוכנית למעבד המרכזי. הוא מורכב מקוד שפת מכונה שה-CPU מבין ומבצע. לדוגמה, |_+_| היא הוראה המשמשת לומר למעבד לאחסן מידע ב-RAM. צנרת היא טכניקה משמש בפיתוח מעבדים מודרניים. זֶה מגדיל את תפוקת הפקודה הכוללת (מספר ההוראות המבוצעות בשנייה) על ידי חלוקת ההוראות לתת-משימות שה-CPU יכול לעבד במקביל.

שירות דיווחי שגיאות של Windows

מהו מעבד בצנרת?

מעבד בצנרת פועל על עיקרון ה-pipelining, ומפרק סט הוראות למספר תת-מטלות, כאשר כל תת-משימה מבצעת פעולה אחת. לצינור יש 2 נקודות קצה: כניסה ויציאה . בין הקצוות הללו מצטברות מספר תת-מטלות באופן שהפלט של תת-מטלה אחת מחובר לקלט של תת-המשימה הבאה. לכן, ה-CPU בצנרת מבצע יותר מתת-משימה אחת בו-זמנית.

פנקס רשימות + + מצב כהה

קרא גם: הסבר על סוגי טופולוגיה ברשת מחשבים .

כיצד צינור משפר את ביצועי המעבד?

בדרך כלל, המעבד יכול לשבור הוראה במקרים הבאים. 4 משימות משנה (ברמה מאוד בסיסית):

• לְהָבִיא - להביא הוראות מהזיכרון.
• לְפַעֲנֵחַ - הוראות פענוח.
• לְמַלֵא - ביצוע הוראות.
• לִכתוֹב - כתיבת התוצאה חזרה לזיכרון.

עכשיו נניח למעבד יש בלוק ייעודי לביצוע כל אחת מתתי המשימות הללו. . בזמן שבלוק אחד מבצע תת-משימה, שאר בלוקי ה-CPU יהיו פעילים, ולא יעשו דבר במהלך הזמן הזה. צנרת מנצלת את יחידות הסרק הללו על ידי שימוש בהן לעיבוד הוראות אחרות בתור.

בואו נבין זאת בעזרת דוגמה. תסתכל על האיור הבא:

סמל Internet Explorer חסר

האיור שלמעלה מראה כיצד מבוצעת קבוצה של שתי הוראות בסביבת CPU ללא צינור ובסביבת CPU עם צינור. כפי שאתה יכול לראות, מעבד ללא צינור לוקח 8 מחזורים כדי לבצע 2 הוראות, בעוד שמעבד צינור מבצע את אותה קבוצת הוראות ב-5 מחזורים בלבד.

במבט מקרוב, ה-CPU בצינור משתמש בגוש האחזור שלו כדי לבצע את תת-המשימה הראשונה של ההוראה השנייה, בעוד שבלוק ה-Decode שלו כבר מבצע את תת-המשימה השנייה של ההוראה הראשונה. לכן, הוא משתמש בבלוק השני בו-זמנית עם הבלוק הראשון, שאחרת יהיה פעיל בסביבה ללא צינור.

הגדלת מהירות הביצוע של קבוצה נתונה של הוראות מגדילה אפוא את מהירות המעבד. והנה כיצד צנרת משפרת את יעילות המעבד. חשוב לציין כאן הוא שצנרת לא מפחיתה את הזמן שלוקח למעבד לבצע פקודה. במקום זאת, זה מגדיל את מספר ההוראות שה-CPU יכול לעבד בו-זמנית. אז הגדלת מספר המשימות המשימות לא באמת אומר ש-CPU בצנרת יהיה מהיר יותר מ-CPU ללא צינור. למעשה, מעבד ללא צינור עשוי לקחת פחות זמן לבצע הוראה בודדת מאשר מעבד בצינור, בהתאם למספר שלבי הצינור המעורבים (מספר המשימות משנה).

אני מקווה שההסבר לעיל מבהיר מהו צינור המעבד של המחשב. אם יש לך ספקות, אנא שתף ​​אותם בקטע ההערות למטה.

סמל האשפה חסר

האם צנרת משפרת את ביצועי המעבד?

ארכיטקטורת צינור מגדילה את מספר ההוראות המעובדות בכל מחזור מעבד. על ידי הגדלת תפוקת ההוראות, זה מגדיל את הביצועים הכוללים של המעבד. עם זאת, אם ערכת ההוראות מורכבת מהוראות מורכבות (כגון הוראות סניף), ה-CPU לא יידע מראש היכן לקרוא את ההוראה הבאה ועליו להמתין עד שהפקודה הנוכחית תבוצע במלואה. במקרים כאלה, ייתכן שארכיטקטורת הצינור לא תספק יעילות CPU.

האם צנרת מגדילה את זמן הביצוע?

צנרת מגדילה את מספר ההוראות המבוצעות בו זמנית בכל מחזור שעון. אבל זה לא בהכרח מגדיל את הזמן שלוקח לביצוע הוראה בודדת. לדוגמה, צנרת אינה מתאימה לביצוע הוראות ענף, מה שמפנה את הביצוע הרציף לנתיב אחר. חוסר ארגון זה יכול לשבור את הצינור או לנקות אותו לחלוטין, אלא אם ייכנסו שיטות מתאימות לפתרון בעיות בענפים.

קרא עוד: כיצד להגביל את השימוש במעבד עבור תהליך ב-Windows .