什么是指令流水线？流水线有哪些主要的性能指标？这些指标是如何体现出设计流水线处理器的意义？
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什么是指令流水线？流水线有哪些主要的性能指标？这些指标是如何体现出设计流水线处理器的意义？
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指令流水线是指一种并行执行指令的硬件电路。它将指令执行过程中各阶段的功能部件独立地控制起来，让它们在执行完当前指令的相应操作后，不再空闲而是紧接着执行下条指令的相应操作，使各个功能部件始终处于忙碌状态，从而达到在同一时间段里并行执行多条指令的目的。
流水线的主要性能指标有如下3项。
(1)吞吐率：指单位时间内指令执行的个数。
(2)加速比：指非流水线处理器与流水线处理器执行同一段程序所花的时间之比。
(3)指令并行度：处理器能够在同一时间里并行执行的指令条数。
从流水线的吞吐率看，当流水线执行的指令数远远大于它的级数时，流水线的吞吐率约等于流水线时钟周期τ的倒数。因此吞吐率的大小与流水线的级数关系不大，主要取决于流水线的时钟周期τ，τ越小吞吐率就越大。也就是说，一条指令的执行不论其需要经历多少个阶段，从统计学角度上看它的执行时间仅为τ，这也是设计流水线处理器的意义所在。