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北京理工大学计算机学院第6章6.1中央处理器的功能和组成6.2控制器的组成和实现方法6.3时序系统与控制方式6.4微程序控制原理6.5控制单元的设计6.6流水线技术6.7精简指令系统计算机
北京理工大学计算机学院6.6流水线技术6.6.1重叠控制通常，一条指令的运行过程可以分为3个阶段：取指、分析、执行。假定每个阶段所需的时间为t，那么在无重叠（顺序）的情况下，需要3t才能得到一条指令的执行结果。最早出现的重叠是“取指K+1”和“执行K”在时间上的重叠，称为一次重叠。如果进一步增加重叠，使“取指K+2”、“分析K+1”和“执行K”重叠起来，称为二次重叠。
北京理工大学计算机学院6.6流水线技术6.6.2流水工作原理流水线是将一个较复杂的处理过程分成m个复杂程度相当、处理时间大致相等的子过程，每个子过程由一个独立的功能部件来完成，处理对象在各子过程连成的线路上连续流动。在同一时间，m个部件同时进行不同的操作，完成对不同对象的处理。例如，将一条指令的执行过程分成取指令、指令译码、取操作数和执行4个子过程，分别由4个功能部件来完成，每个子过程所需时间为Δt。
北京理工大学计算机学院6.6流水线技术
北京理工大学计算机学院6.6流水线技术2.流水线分类(1)按处理级别分类流水线按处理级别可分为操作部件级、指令级和处理机级3种。操作部件级流水线是将复杂的算逻运算组成流水线工作方式。指令级流水线则是将指令的整个执行过程分成多个子过程。处理机级流水线又称为宏流水线，这种流水线由两个或两个以上处理机通过存储器串行连接起来，每个处理机对同一数据流的不同部分分别进行处理。
北京理工大学计算机学院6.6流水线技术(2)按功能分类流水线按功能可分成单功能流水线和多功能流水线两种。单功能流水线只能实现一种固定的功能。多功能流水线则可有多种连接方式来实现多种功能。
北京理工大学计算机学院6.6流水线技术(3)按工作方式分类多功能流水线按工作方式可分为静态流水线和动态流水线两种。静态流水线在同一时间内各段只能以一种功能连接流水。动态流水线则允许在同一时间内将不同的功能段连接成不同的功能子集，以完成不同的功能。
北京理工大学计算机学院6.6流水线技术(4)按流水线结构分类流水线按结构分为线性流水线和非线性流水线两种。在线性流水线中，从输入到输出，每个功能段只允许经过一次，不存在反馈回路。一般的流水线均属这一类。非线性流水线除有串行连接通路外，还有反馈回路，在流水过程中，某些功能段要反复多次使用。
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