CPU 流水線和 IPC 的概念是什麼？

CPU流水線技術是將指令劃分為多個步驟，並使不同指令的各步驟的操作重疊，從而實現多條指令的並行處理，加快程式執行程序的技術。 程序間通訊 （IPC） 度。

採用流水線技術後，單條指令的執行速度不加快，每條指令的操作步驟不能少，而是同時執行多條指令的不同操作步驟，從而加快了指令流速，總體上縮短了程式執行時間。

在解釋超級流水線和超標量之前，我們先了解一水線。 該裝配線最初是由英特爾在 486 晶元中啟動的。 裝配線的工作方式與工業生產中的裝配線相同。

在CPU中，指令處理流水線由5-6個功能不同的電路單元組成，然後將一條X86指令分成5-6個步驟，然後由這些電路單元分別執行，這樣一條指令就可以在乙個CPU時鐘週期內完成，從而提高了CPU的計算速度。 經典奔騰的每個整數流水線分為四個流級，即指令預取、解碼、執行和寫回結果，浮點流分為八個流程。

超標量是通過構建多個流水線同時執行多個處理器，本質上是用空間換時間。 超級流水線就是細化流程，增加主頻，使乙個機器週期內完成一項甚至多項操作，其本質是以時換空。 例如，Pentium 4 有 20 個級別的流水線。

流水線設計的步驟（階段）越長，它完成指令的速度就越快，因此它可以適應具有更高工作頻率的CPU。 不過，長長的流水線也帶來了一定量的***，很可能會有更高頻率的CPU以更低的實際計算速度，Intel的Pentium4就是這種情況，雖然它的主頻可以和上面一樣高，但其計算效能卻遠不如AMD的Athlon甚至PentiumIII

Intel CPU 的超執行緒技術究竟意味著什麼？ 有什麼用？

1、CPU流水線技術是將指令分解為多個步驟，並將不同指令的各步驟的操作重疊，從而實現多條指令的並行處理，加速程式執行過程的技術。 指令的每個步驟都有自己獨立的電路來處理它，每個完成的步驟都進入下一步，而前一步處理後續指令。

2. IPC（程序間通訊）。 IPC（CPU 每個時鐘週期執行的指令數）IPC 代表處理器的設計架構，處理器一旦設計完成，IPC 值不會改變。 在這裡，IPC值的水平起著決定性的作用，頻率似乎不再高於一切。

採用流水線技術後，單條指令的執行速度不加快，每條指令的操作步驟不能少，而是同時執行多條指令的不同操作步驟，從而加快了指令流的速度，總體上縮短了程式執行時間。

為了進一步滿足普通流水線設計無法適應的更高時鐘頻率的要求，高階處理器中流水線的深度（級數）正在一代又一代地增加。 當管道深度在5或6以上時，通常稱為超級管道。 顯然，流水線的階段越多，每個階段花費的時間越短，可以設計的時鐘週期越短，指令速度越快，平均指令執行時間越短。

流水線技術是通過新增計算機硬體來實現的。 它要求功能段彼此獨立工作，這需要額外的硬體和相應的控制複雜性。 如果沒有獨立的操作部件，很可能會發生衝突。

例如，為了能夠預取指令，需要新增胡 Chan指令的硬體電路，並將檢索到的指令儲存在指令佇列緩衝區中，以便微處理器可以同時檢索指令，分析和執行指令。