流水线设计的生产背景是怎样的

发布日期：2020-03-10 作者：点击：

　　借鉴制造工业生产线的理念，现代中央处理器也采用生产线设计。在工业制造中使用生产线可以提高单位时间的产量。在CPU中使用它也有助于提高CPU的频率。让我们以汽车装配为例来解释装配线是如何工作的。假设组装一辆汽车需要四个步骤:1 .冲压:制造车身外壳和底盘等零件;2.焊接:将冲压零件焊接成车身;3.涂装:车身等主要部件的清洗、化学处理、抛光、涂装和干燥;4.组装:将零件(包括发动机和从外部购买的零件)组装成汽车;同时，冲压、焊接、喷漆和装配相应需要四名工人。使用装配线制造方法，同时组装四辆汽车。如果不采用装配线，第一辆车的装配将不会开始，直到通过上述四个步骤完成下一辆车的装配。最早的工业制造就是以这种原始方式进行的。不采用原来的装配线制造方法，一次只装配一辆车。

　　不久之后，人们发现当一辆汽车在某个时间被组装时，其他三个工人都闲着。显然，这是对资源的极大浪费!因此，我开始思考有效利用资源的方法:当第一辆车经历冲压进入焊接过程时，第二辆车的冲压将立即开始，而不是等到第一辆车经历所有四个过程。之后，每辆车在前一辆车被冲压之后立即被冲压进入，从而可以确保四个工人在随后的生产中一直在操作，而不会造成人员闲置。这种生产方法就像流水一样，所以叫做流水线。

　　中央处理器的工作也可以大致分为四个步骤:指令获取、解码、运算和结果写入。采用管道设计后，指令(如待装配的汽车)可以连续处理。在同样长的时间内，显而易见的是，采用流水线设计的中央处理器可以处理更多的指令。