大話計算機中的流水作業

          在學習計算機組成原理中的指令系統的時候,我們會遇到一個非常經典的技術流水作業。人們一般稱這是一種技術,其實我更喜歡把它稱爲一種思想,它就是我們生活中工廠裏流水作業思想在計算機中的運用。其實計算機系統就是我們現實生活的一個經典的縮影,它的一切技術,思想的運用,產生都是源於我們的現實生活。所以學習,學習我們學習什麼呢?怎麼才能學習的更好呢?我們應該讓學習迴歸我們的生活。學習技術也好,學習理論知識也好,本質是生活的學習,其實最終迴歸的還得是生活會生活的人一定會學習,會學習的人一定是個會生活的人!


      今天主要是給大家介紹一下計算機中的流水作業技術也好,流水作業思想也罷,其實就那麼個東東。計算機系統中的流水作業最主要的是體現在它的指令系統中的運用。在具體介紹計算機中的流水作業之前,我們先來簡單的瞭解下我們現實生活中的流水作業。


      百度百科的定義:流水作業爲工程項目組織實施的一種管理形式,就是由固定組織的工人在若干個工作性質相同的施工環境中依次連續地工作的一種施工組織方法。工程施工中,可以採用依次施工(亦稱順序施工法)、平行施工和流水施工等組織方式。對於相同的施工對象,當採用不同的作業組織方法時,其效果也各不相同。


      概念的由來:1769年,英國人喬賽亞·韋奇伍德開辦埃特魯利亞陶瓷工廠,在場內實行精細的勞動分工,他把原來由一個人從頭到尾完成的製陶流程分成幾十道專門工序,分別由專人完成。這樣一來,原來意義上的“製陶工”就不復存在了,存在的只是挖泥工、運泥工、扮土工、製坯工等等製陶工匠變成了製陶工場的工人,他們必須按固定的工作節奏勞動,服從統一的勞動管理。


      簡言之,流水作業就是一種產生組織的方式,把整個的加工過程細化成若干不同的工序,按照順序像流水似的不斷進行。其實這種思想的本質就是通過任務分解,合作協調來提高效率思想的揉合變形。流水作業,有人也叫流水線,其實都是一個東東,主要用於工業生產。在我們今天這個大批量,大規模的生產時代,爲了追求高效,流水作業在工廠中無處不在。在我們的現實生活中人們工作爲了更高效,合作流水的例子也太多了,尤其是在我們今天這個飛速發展的信息時代,凡事講究合作。所以在這裏就不舉例了,大家如何實在不能理解的話,可以去看看工廠裏的流水線作業,就完全明白了。


      大家對現實生活中的流水線明白了,接下來理解計算機中的流水作業,那就是So easy!計算機系統中的流水作業完全就是我們現實生活中的流水作業運用。主要是體現在指令系統中以流水作業的方式去執行指令。計算機中的指令實質就是計算機中爲了完成一件事,控制各部件間協調工作的一組規則罷了。計算機中的流水作業其實也是計算機中並行技術的實現。計算機系統中的並行技術是從時間和空間的角度來實現的,時間上主要通過流水線,空間上主要通過資源重複和多處理機來實現的,還有更復雜的,時間和空間混合式的實現。在這裏關於計算機中的並行技術就不深入的講解了。轉回我們的主題。


      計算機中的流水線的定義指的是程序執行時候多條指令重疊進行操作的一種準並行處理實現技術。通俗的說,就是計算機中個部件在時間上重疊的去處理一些事件。理解計算機中的流水線記住四個字並行協同。注意以下幾點:


1.流水線提高的是部件的利用率和指令的平均執行速度

2.單個指令執行的速度沒有提高

3.是準並行,不是真正的並行

 


下面是傳統的計算機指令處理系統與流水線指令流水系統的對比,請大家仔細觀察他們的執行效率。


 


 


關於計算機系統的採用的流水線思想主要體現在,指令流水算術流水處理機流水三方面。它們三者的關係如下圖所示。

 

 


計算機中流水線指令運行時間計算公式,如下所示:


 

圖中的Δtj也稱作流水線的週期


通過流水線指令運行時間,還可以求出流水線的吞吐率:


 

 

       

     在這次準備軟考的過程中系統的學習了計算機基礎知識,我深深的體會到了計算機結構,計算機系統,操作系統的產生真的,真的是人類太偉大的發明了,突顯了我們人類的智慧真的真的是無法估測的,它的潛力真的,真的是無窮的,只有我們想不到,沒有我們做不到的。

發佈了48 篇原創文章 · 獲贊 10 · 訪問量 17萬+
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章