Pipeline

Pipelines sind Prozessor-Architekturen mit denen die Rechenleistung von Prozessoren erhöht werden kann. Basis des Pipeline-Konzeptes ist die gleichzeitige Ausführung von mehreren Instruktionen. Dadurch können in der gleiche Zeit mehr Rechenoperationen durchgeführt werden, als mit Prozessoren, die alle Instruktionen nacheinander bearbeiten.


Da bei sequentiell arbeitenden Prozessoren alle Einzelschritte vom Einlesen der Anweisung über die von der Anweisung geforderte Berechnung bis zur Ergebnisablage im Register nacheinander erfolgen, sind bei dieser Prozessor-Architektur immer nur einige Einheiten in Funktion, während die anderen den Abschluss der Operation abwarten. Diese Leerzeiten nutzt das Pipeline-Konzept aus, indem die verschiedenen Funktionseinheiten gleichzeitig verschiedene Instruktionen ausführen. So kann beispielsweise beim ersten Taktzyklus die 1. Anweisung geholt werden, beim zweiten wird die 1. Anweisung decodiert, gleichzeitig wird die 2. Anweisung geholt, beim dritten Taktzyklus wird die decodierte 1. Anweisung ins Register gelesen, die 2. Anweisung wird decodiert und die 3. Anweisung wird geholt, usw.

Pipeline-Konzept bei dem verschiedene Anweisungen 
   gleichzeitig ausgeführt werden

Pipeline-Konzept bei dem verschiedene Anweisungen gleichzeitig ausgeführt werden

Von der Implementierung her werden die Pipelines in einzelne Funktionsabschnitte unterteilt, deren Anzahl die Stufigkeit der Pipeline bestimmen. Besteht eine solche Unterteilung aus fünf Funktionen, spricht man von einer 5-stufigen Pipeline.

Die Zykluszeit von Pipeline-Prozessoren hängt im Wesentlichen von der Stufigkeit der Pipeline ab, der Gleichmäßigkeit der Verteilung der Datenpfadlogik und deren Latenzzeit.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Pipeline
Englisch: pipeline
Veröffentlicht: 27.09.2006
Wörter: 210
Tags: #Hardware-Architekturen
Links: Anweisung, Implementierung, Latenz, Operation, Prozessor