Architetture dei processori/Pipeline: differenze tra le versioni
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Con il progresso della tecnologia si è potuto integrare un numero maggiore di transistor in un microprocessore e quindi si sono potute parallelizzare alcune operazioni riducendo i tempi di esecuzione. La pipeline dati è la massima parallelizzazione del lavoro di un microprocessore.
[[Image:Fivestagespipeline.png|thumb|260px|Esecuzione delle istruzioni in un microprocessore con pipeline]]
Una CPU con '''pipeline''' è composta da cinque stadi specializzati, capaci di eseguire ciascuno una operazione elementare di quelle sopra descritte. La CPU lavora come in una catena di montaggio e quindi ogni stadio provvede a svolgere solo un compito specifico. Quando la catena è a regime, ad ogni ciclo di clock esce dall'ultimo stadio un'istruzione completata. Nello stesso istante ogni unità sta elaborando in parallelo i diversi stadi delle successive istruzioni. In sostanza si guadagna una maggior velocità di esecuzione a prezzo di una maggior complessità circuitale del microprocessore, che non deve essere più composto da una sola unità generica ma da cinque unità specializzate che devono collaborare tra loro.
== Problematiche ==
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Questo si è reso necessario per potere innalzare la frequenza di clock. Spezzettando le singole operazioni necessarie per completare un istruzione in tante sotto operazioni si può elevare la frequenza della CPU dato che ogni unità deve svolgere un'operazione più semplice e quindi può impiegare meno tempo per completare la sua operazione. Questa scelta di progettazione consente effettivamente di aumentare la frequenza di funzionamento delle CPU ma rende critico il problema dei salti condizionati. In caso di un salto condizionato non previsto il Pentium 4 per esempio può essere costretto a svuotare e ricaricare una pipeline di 31 stadi perdendo fino a 31 cicli di clock contro una classica CPU a pipeline a 5 stadi che avrebbe sprecato nella peggiore delle ipotesi 5 cicli di clock.
[[Image:Pentium4superpipeline.png|thumb|left|360px|Pipeline del Pentium 4 a 20 stadi]] La sempre maggior richiesta di potenza di calcolo ha spinto le industrie produttrici di microprocessori a integrare in un unico chip più microprocessori. Questo strategia consente al computer di avere due CPU separate dal punto di vista logico ma fisicamente risiedenti nello stesso chip. Cosi si attenuano i problemi di coerenza e di predizione dei salti. Infatti ogni CPU logica esegue un programma separato e quindi tra i diversi programmi non si possono avere problemi di coerenza tra le istruzioni. Questa scelta progettuale aumenta le prestazioni solo nel caso in cui il sistema operativo sia in grado di utilizzare più programmi contemporaneamente e i programmi siano scritti per poter utilizzare le CPU disponibili, quindi solo se i programmi sono parallelizzabili.
[[Categoria:Architetture dei processori|Pipeline]]
{{Avanzamento|100%|29 dicembre 2008}}
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