🔧 파이프라이닝

⚙️ CPU 내에서 명령어 처리에 사용되는 하드웨어를
✂️ 여러 단계로 분할하여
🧑🏻‍🤝‍🧑🏻 병렬 처리 하여
⚡️ 처리 속도를 향상시키는 기술

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🔧 2-단계 명령어 파이프라인

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🔧 4-단계 명령어 파이프라인

♻️ 인출 사이클
IF : 명령어 인출
ID : 명령어 해독

♻️ 실행 사이클
OF : 오퍼랜드 인출
EX : 연산 수행 및 결과 저장

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❗️ 문제점

💥 구조적 해저드

👉 기억장치 충돌
-> ex) IF와 OF는 기억장치에 액세스를 하는 동작

🐌 둘 중 하나는 지연

💥 제어 해저드 : 조건 분기 명령어

🗑️ 조건 분기 명령어 (인터럽트, JUMP 등) 가 실행된다면 현재 파이프라인 상의 인출된 내용은 폐기

💥 데이터 해저드

명령의 값이 현재 수행 중인 연산 이전의 값으로 호출

⏲️ 불필요한 시간 소모

ex) OF 단계가 필요하지 않은 명령어의 경우

⏲️ 클록 주기

파이프라인 클록 주기는 처리가 가장 오래 걸리는 단계를 기준으로 정해진다
ex) IF:0.5ns, ID:0.5ns, OF:0.5ns, EX:1.5ns

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💡 해결방안

🔧 슈퍼파이프라이닝

⚡️ 파이프라인의 단계들을 더욱 작게 분할 -> 처리 속도 향상

💡 조건 분기 문제점 해결방안

• 분기 예측
• 분기 목적지 선인출
• 루프 버퍼
• 지연 분기 : 명령어 재배치

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⭐️ 슈퍼스칼라

⚡️ CPU의 처리 속도 향상을 위해 2개 이상의 파이프라인을 포함시킨 구조

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김종현 저, 『컴퓨터구조론』, 생능출판, 2019.