Pipelining - Rechneraufbau und Rechnerarchitektur - page 51

werden, die bereits einen Teil der Zustandsanderungen bewirkt haben, aber
nicht komplett abgeschlossen sind. Beispielsweise darf ein Befehl, der in den
Speicher schreibt, keinesfalls nach der M- und vor der W-Phase unterbro-
chen werden. Dieser Befehl beschreibt moglicherweise das Spezialregister rA .
Nach der M-Phase hatte er seinen Wert an den Speicher ubertragen, aber
das Beschreiben von rA erfolgt erst in der W-Phase. Befehle, die gerade erst
dekodiert werden, konnen aber durchaus wieder verworfen werden.
Bei Auftreten eines Interrupts werden also alle Befehle, die sich bereits in
einer spaten Pipelinestufe (X oder M) befinden, fertig ausgefuhrt (hier ist
der Begriff des Pipeline Draining gebrauchlich.).

3.3

3.3 Weiterentwicklungen
Das in diesem Abschnitt vorgestellte Prinzip des Pipelining mit einer funf-
stufigen Pipeline entspricht dem Entwicklungsstand der Großrechner von et-
wa 1980. Es hielt bei den Mikroprozessoren Einzug Anfang der achtziger
Jahre. Den ersten Schritt bildete die Einfuhrung des Prefetching, auch schon
bei sehr einfachen Prozessoren, wie dem Intel 8080 von 1975. Viele Mikro-
controller arbeiten noch heute mit einer klassischen funf-stufigen Pipeline.
Fur den Bereich der teuren High-End Mikroprozessoren hat die wachsende
Menge an Transistoren, die sich auf einem Chip unterbringen lassen, neue
Moglichkeiten eroffnet. Die Entwickler wurden angespornt, Konzepte zu fin-
den, mit denen sich die hohe Transistorzahl in einer moglichst großen Leis-
tungssteigerung der Prozessoren niederschlagt.
Viele dieser Ideen versuchen, das Prinzip der Spezialisierung der Arbeit und
der parallelen Arbeit mehrerer Komponenten weiter auszubauen.

3.3.1 Langere Pipelines
Je schneller das Band laufen soll, desto kleiner mussen die Arbeitsschritte
eines Fließbands sein und desto kurzer ist die Verweilzeit in einer Stufe. Es
sind dann aber auch mehr Arbeiter erforderlich. Die Fertigungsdauer fur ein
einzelnes Produkt verkurzt sich dadurch nicht. Im Gegenteil wird sie durch
steigenden Kommunikationsaufwand zwischen den Stufen sogar ansteigen.
Somit ist klar, dass eine von den Halbleiter-Herstellern als Verkaufsargument
angepriesene Erhohung der Taktfrequenz (die ja eine Verkurzung der Takt-
dauer bedeutet), eine feinere Zergliederng der Arbeitsschritte erfordert, also
eine Erhohung der Anzahl der Pipeline-Stufen.
Der letzte Prozessor von Intel mit einer nur funf-stufigen Pipeline war der
486.