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Pipeline é uma técnica de hardware que permite que a CPU realize a busca de uma ou mais instruções além da próxima a ser executada. Estas instruções são colocadas em uma fila de memória dentro do processador (CPU) onde aguardam o momento de serem executadas, só poderá começar quando a outra instrução acabar só assim da seqüência ao procedimento.
Em resumo, é o processo pelo qual uma instrução de processamento é subdivida em etapas, uma vez que cada uma destas etapas é executada por uma porção especializada da CPU, podendo colocar mais de uma instrução em execução simultânea. Isto traz um uso mais racional da capacidade computacional com ganho substancial de velocidade. Entre os problemas enfrentados estão a dependência de instruções anteriores e desvios que dificultam o processo, bem como a diferença de complexidade de instruções que fazem com que as mesmas possam levar um tempo variável para execução.
A técnica de pipeline é utilizada para acelerar a velocidade de operação da CPU, uma vez que a próxima instrução a ser executada está normalmente armazenada dentro da CPU e não precisa ser buscada da memória, normalmente muito mais lenta que a CPU.
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A Arquetetura RISC (Reduced Instruction Set Computer) , computador com conjunto reduzido de instruções1, possui as seguintes características:
- Menor quantidade de instruções e tamanho fixo.
- Execução otimizada de chamada de funções.
- Menor quantidade de modos de endereçamento.
- Modo de execução em Pipelining.
Uma das características mais relevantes da arquitetura RISC é o uso altamente produtivo de pipelining (linha de montagem), que é uma técnica que funciona mais efetivamente quando as instruções são todas bastante semelhantes, pelo menos no que se refere ao seu formato e complexidade. O pipelining se caracteriza pela execução dos ciclos de instrução2 de forma concorrente, acelerando o término progressivo das instruções. A UCP (Unidade Central de Processamento), nesse caso, se divide em várias partes funcionais distintas (estágios), cada uma correspondendo a uma atividade.
1Instrução de Máquina: é a formalização de uma operação básica (ou primitiva) que o hardware é capaz de realizar, ou seja, é o tipo de operação que o processador pode realizar (somar, subtrair, mover dados, transferir valor para um dispositivo de saída, etc)
- Uma instrução de máquina é um grupo de bits que indica ao processador uma operação ou ação que ele deve realizar.
2 Ciclo de instrução são as etapas requeridas para o processador completar a execução de uma instrução de máquina. O ciclo de instrução é dividido em duas etapas: ciclo de busca e ciclo de execução. Abaixo um diagrama com as etapas do ciclo de instrução.
Fonte: MONTEIRO, MARIO A. Introdução à Orgainzação de Computadores. 4. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 498 p.
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Letra B
A parte mais importante do enunciado e que muitos costumam confundi...
"...Esse procedimento não diminui o tempo de execução da tarefa, mas melhora o processamento global."
Guarde isso! No pipeline, a execução em paralelo dá a impressão de a tarefa ser executada em menos tempo, mas isso não é verdade... o tempo de execução da tarefa continua sendo o mesmo... o que acontece é uma melhora significativa no "Throughput"!
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O que é pipelining?
A unidade central de processamento (CPU) de um hardware permite a realização de buscas de instruções além da próxima que será executada, estas buscas de instruções são organizadas em uma fila de memória dentro da CPU e essa técnica é chamada pipeline.
Assim a técnica permite que a CPU seja capaz de processar simultaneamente em um único ciclo, várias instruções e adquire um ganho de velocidade no processamento, fazendo dessa sua principal característica
Permite que o hardware processe mais de uma instrução de cada vez e que não espere o término de uma instrução para executar outra