CPU流水线变长本身并不能加速一条指令的完成速度，但是流水线变长之后可以帮助提高CPU的频率，这才是指令完成速度提高的根本原因。
CPU流水线就好比生产线，假设生产线上只有一个工人的话，那么这个工人就需要处理生产线上的各种任务，相对效率较低。而提升CPU流水线的级数就相当于在生产线上加入大量的工人，以当年代号为Prescott的Intel Pentium 4处理器为例，这条流水线上有31位工人，相同的复杂任务被拆解以后每个人只需要负责其中的一小部分，例如第一个人打开盖子，第二个人拧上螺丝，第三个人……流水线越长，运算处理就越简单。
这样的好处是，由于每个工人负责的任务相对简单，所以就更容易变成熟练工。这样就可以通过加快“工作节奏”（也就是CPU的频率）的办法来加速任务（指令）的完成。
当然，这样的设计也有它明显的缺陷：
1. 首先，我们通常需要CPU处理的指令大多都是简单指令，换句话说太多的工人去处理一个简单的任务时反而造成了资源的浪费。因为工人和工人之间也需要进行“沟通”和工序“交接”，在处理简单指令时，超长流水线的设计会存在很大的延迟，反而效率不高。
2. 其次，因为流水线太长，如果在后面工序的发生错误时，前面的事情就白做了。虽然这种错误的概率很小很小，但是却不可避免，并且因为“工作节奏”（CPU频率）很快，这样的现象会被放大许多倍，带来的影响就是“工作效率”并没有随着“工作节奏”的提高而提高。
这就是为什么当年Intel的CPU被诟病“高频低效”的原因，本质上就是因为CPU流水线设计的过长，经典的例子就是31级流水线的Prescott核心Pentium 4的效率还比不上它的前代产品20级流水线的Northwood核心Pentium 4。
而过分追求提高CPU频率以增加超长流水线的效率，也使得Intel的出现了工艺和生产上的问题，不得不被迫取消发布4GHz CPU的计划，并引发了当年Intel CEO下跪道歉的新闻。
当然，吃了亏以后的Intel后来改良了它的设计，目前主流的CPU的流水线长度都在20级以内。
原创文章，作者：芒小种，如若转载，请注明出处：http://www.fhgg.net/shenghuobaike/29813.html
本文来自投稿，不代表【食趣网】立场，如若转载，请注明出处：http://www.fhgg.net/
