Pembuatan Paip Komputer
Saluran paip komputer pertama kali diperkenalkan oleh Intel dalam cip 486. Cara saluran paip beroperasi adalah sama dengan talian pemasangan perindustrian. Dalam CPU, satu siri unit litar dengan fungsi yang berbeza membentuk saluran paip pemprosesan arahan; arahan x86 dipecahkan kepada lima atau enam langkah, yang kemudiannya dilaksanakan secara berurutan oleh unit ini. Ini membolehkan penyiapan arahan dalam satu kitaran jam CPU, dengan itu meningkatkan kelajuan pemprosesan CPU. Dalam pemproses Pentium klasik, setiap saluran paip integer terdiri daripada empat peringkat-praambil arahan, nyahkod, laksana dan tulis-kembali-manakala saluran paip-apung terdiri daripada lapan peringkat.
Pipelining ialah teknologi utama yang digunakan secara meluas dalam mikropemproses (CPU). Ia menerangkan kaedah yang mana arahan dilaksanakan dalam CPU; untuk memahami saluran paip, seseorang mesti terlebih dahulu memahami arahan dan proses pelaksanaannya.
Arahan Komputer
Arahan komputer ialah set data binari khusus yang memberitahu CPU perkara yang perlu dilakukan. Jika CPU diibaratkan seperti kilang pembuatan, arahan adalah serupa dengan pesanan pelanggan; ia mencetuskan satu siri tindakan dalam "kilang" CPU, akhirnya menghasilkan hasil pengiraan-produk siap. Bagaimanakah ini sebenarnya berfungsi? Pertama, mesti ada jabatan untuk menerima pesanan-unit pengambilan arahan CPU; kedua, mesti ada bengkel untuk memenuhi pesanan-unit pelaksanaan arahan CPU. Di kilang, pengeluaran sesuatu barang dipecahkan kepada beberapa langkah pembuatan; begitu juga, arahan ditukar kepada siri operasi-mikro yang sepadan dalam CPU. Melengkapkan operasi-mikro ini mengikut turutan membentuk pelaksanaan keseluruhan arahan.
Pelaksanaan Arahan
Dalam-CPU rendah, pelaksanaan arahan adalah bersiri; mudah sahaja, satu arahan selesai sebelum yang seterusnya bermula. Ini adalah seperti kilang yang disebutkan di awalnya, hanya terdiri daripada sebuah bengkel kecil dan pemilik tunggal yang bekerja sendirian: apabila menerima pesanan, dia akan sibuk sepenuhnya dengan memenuhi pesanan pertama itu dan tidak dapat menerima pesanan kedua. Kitaran menerima dan melengkapkan pesanan-atau mengambil dan melaksanakan arahan-oleh itu adalah proses bersiri. Kemudian, bos mendapati bahawa mengambil pesanan tidak memerlukan banyak masa. Dengan bantuan seorang pembantu, kedua-duanya boleh bekerja secara bebas; ini membolehkan bos menerima tempahan baharu sambil menyelesaikan produk untuk yang sebelumnya secara serentak. Dari segi seni bina CPU, ini sepadan dengan pemisahan -unit pengambilan arahan daripada unit pelaksanaan-arahan. Akibatnya, CPU boleh mengambil arahan seterusnya secara selari semasa melaksanakan arahan semasa. Ini mewakili lonjakan kualitatif dalam teknologi CPU, mengalihkan operasi daripada pemprosesan bersiri kepada pemprosesan selari dan mewujudkan prototaip saluran paip arahan.
Setelah CPU menyelesaikan langkah yang disebutkan di atas, cabaran yang tinggal terletak pada meningkatkan keupayaan pemprosesan selari. Mendapat inspirasi daripada barisan pemasangan kilang, pereka bentuk CPU memecahkan pelaksanaan satu arahan kepada berbilang peringkat-atau "arahan-mikro"-dengan itu dengan ketara mengurangkan kerumitan arahan, memudahkan reka bentuk logik dan meningkatkan kelajuan. Dalam CPU yang menggunakan teknologi saluran paip, sebaik sahaja satu arahan menamatkan "peringkat" pertamanya, arahan seterusnya segera memasuki saluran paip untuk memulakan pelaksanaan. Jelas sekali, pendekatan saluran paip ini memerlukan berbilang unit pelaksanaan-ciri yang dilaksanakan dalam x86 cip.
