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经相当深入,甚至画出了简单的数据通路。
“你的比喻很对,时钟周期就象曲轴转一圈,指挥所有齿轮(寄存器、运算器)同步动作一次。但CPU内部不是只有一个曲轴,它有多级流水线,可以象工厂的流水线一样,同时处理多条指令的不同阶段。”陆沉尽量用陈浩能懂的比喻,“比如第一条指令在取齿轮(取指),第二条指令就可以同时在转齿轮(译码),第三条在咬合齿轮(执行)。这样总的效率就高了。至于哪个力道优先,由控制器根据指令本身的依赖关系和流水线状态动态调度,有点象码头调度员指挥不同货船装卸,要避免拥堵和冲突。”
为了让陈浩更直观地理解流水线,陆沉干脆在草稿纸上画了一条简易的、分为取指-译码-执行-访存-写回五个阶段的流水线图,用箭头表示指令流动,并标出可能发生的数据冲突(比如下条指令需要上条指令的结果,但结果还没写回)和控制冲突(遇到跳转指令)。
这些都是计算机体系结构课程的内容,但他用齿轮卡壳、传送带改道这样接地气的说法解释,陈浩听得眼睛发亮,连连点头。
“我好象有点明白了!就是说,CPU不是傻乎乎地干完一件事再干下一件,而是像……像几个老师同时批改不同班级的卷子,虽然每个老师只负责一道题,但整体批改速度飞快!”陈浩兴奋地总结。
“这个比喻好。”陆沉赞道。
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