명령어 파이프라인

파이프라인 이란?
컴퓨터 시스템의 계산 속도 향상을 목적으로 하는 병렬 처리 방법 중의 하나로 산술 연산의 세부 동작이나 컴퓨터 명령어 사이클의 각 단계를 중첩시키기 위하여 또는 하나의 프로세스를 서로 다른 기능을 가진 여러 개의 서브 프로세서(Subprocess)로 나누어 각 서브 프로세스가 동시에 서로 다른 데이터를 취급하도록 하는 기법. 각 세그먼트에서 연산을 수행한 후 연속적으로 다음 세그먼트를 지나 마지막 세그먼트를 통과함으로 연산 결과를 얻게 된다.

3. 명령어 파이프 라인
◎일반적인 컴퓨터 명령어의 순차적 실행
1) 메모리에서 명령어를 fetch
2) 명령어를 decoding
3) 유효주소 계산
4) 메모리에서 피연산자 fetch
5) 명령어 실행
6) 결과를 저장

◎명령어 파이프 라인의 단점
명령어 파이프 라인이 최고 속도로 동작하는데 몇가지 어려움이 있다.
각 세그먼트의 수행 시간이 서로 다르고 두 개 이상의 세그먼트가 동시에 메모리 참조를 요구 하는 경우
한 세그먼트의 메모리 참조가 끝날 때 까지 다른 명령어가 기다려야 하는 경우가 생김
=> 메모리 참조시에 일어나는 충돌은 분리된 메모리 모듈에 별도의
메모리 버스를 둠으로써 해결할 수 있다.
즉, 명령어 사이클이 모두 동일한 시간의 세그먼트로 나뉘어 졌을 때 가장 효율적으로 수행된다.

◎ 네 세그멘트 CPU 파이프라인
4개의 세그멘트를 가진 CPU에서 명령어 사이클이 수행되는 과정
. 한 명령어가 세그멘트 4에서 수행되고 있을 때
  다음 명령어는 세그멘트 3에서 피연산자를 읽어온다
. 세번째 명령어에 대한 유효주소는 별도의 산술회로에 의해 계산
. 4번째 이후의 명령어들이 순차적으로 인출되어 명령어 FIFO에 저장
. 명령어 사이클의 네 가지 동작만 중첩 되기 때문에 네 개의 서로
다른 명령어를 동시에 수행할 수 있다.
. 프로그램 제어 명령어 또는 인터럽트의 발생: