從4004到core i7：處理器的進化史（3）-4-第一次加速

　　前面有位童鞋表示對POWER很感興趣，在這里現在不講，只貼一張7的die photo，上面已經透露了很多有用的信息了~

　　45nm
　　1,200,000 transistors
　　8 core-32 thread
　　32MB L3$
　　32 slot max

　　呼~終于忙得差不多鳥~

　　在這個帖子中，我們會看到處理器設計中的第一次重大飛躍：流水線(pipeline)

　　為了理解什么是流水線，我們先來看一看一條汽車裝配線上的情況：

　　假設一輛汽車從無到有需要以下4個步驟：

　　焊接車身
　　底盤與車身結合
　　裝入發動機
　　裝上輪子

　　我們再假設發動機、車身的鋼板、輪子等等零件都是事先準備好的，它們的存儲量是充足的。

　　假設我們有一臺機床，上面有各種機械手，那么我們會怎么造汽車呢?

　　焊接車身-》底盤與車身結合-》裝入發動機-》裝上輪子

　　假設上面每一個環節需要1分鐘，那么我們的生產速度是0.25輛/分鐘。

　　當然我們不會這么做，因為福特早就替我們想好了更高效的解決方案：

　　準備4臺機床，每臺機床都僅僅具備一個環節的工具即可。每臺車在完成一個環節的組裝后就立即流向下一個環節。

　　這樣我們可以保證4臺機床每一臺都不會空閑，并且得到了相當可觀的生產速度提升：1輛/分鐘。

　　我們終于有了第一個加速算法：

　　將整體工作分成N個環節。當這N個環節互相獨立的時候，最多可以獲得N倍的性能提升。

　　對于CPU來說，這就相當于主頻提升了N 倍!

　　你可能時常聽到所謂的超流水線，就是環節特別多的流水線。

　　現在你可能可以理解這些流水線被設計出來的初衷了：把任務分割的越細(流水線越深)，主頻理論上來說就越高。當然，我們會在后面看到，過深過細的流水線反而會損害性能。比如說，intel的netburst。

　　但是，當這N個環節互相之間產生相互依賴的時候該怎么辦呢?

　　看看以下的偽代碼：

　　...
　　mov reg1,0
　　nop(= no operation)
　　...
　　nop
　　mov reg1,1
　　mov reg2,reg1
　　nop
　　nop
　　...

　　再回憶一下我們前面說過的指令執行的環節：

　　IF->ID->OC->EX->WB