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eines Einzelproduktes geht dadurch nicht schneller. Aber es wird gleichzeitig
an N
P
Objekten gearbeitet. In jedem Fließbandtakt rücken die zu bearbei-
tenden Objekte eine Station weiter. Am Anfang kommt ein neues unbearbei-
tetes Objekt auf das Fließband und am Ende verlässt ein fertiges Produkt
das Fließband. Bei einer Aufteilung in N
P
Teilaufgaben mit derselben Bear-
beitungsdauer erhöht sich die Verarbeitungsleistung auf das N
P
-fache (Abb.
5.1).
Arbeitsstationen
fertig
4
1 2 3
4
Arbeits-
3
2
1
station
Fließband
12345
t
t
P
Werkst¨uck Fließbandtakt:1
·t
P
Fertigungszeit:4
·t
P
t
P
DauereinesFließbandtakts
Abb. 5.1. Prinzip der Pipeline-Verarbeitung
In einer digitalen Schaltung ist das zu fertigende Produkt das Ergebnis
einer Berechnung. Die Arbeitsstationen sind die nacheinander auszuführen-
den Operationen. Nach jeder Operation wird das Zwischenergebnis von einem
Register abgetastet und an die nächste Operation weitergereicht. Die Teilung
der Gesamtoperation in Schritte reduziert die Ausführungszeit der einzelnen
Register-Transfer-Operationen. Die Gesamtschaltung kann idealerweise mit
der mehrfachen Taktfrequenz arbeiten. Genau wie bei einem richtigen Fließ-
band bleibt die Ausführungszeit insgesamt mindestens so groß wie bei einer
sequenziellen Verarbeitung. Aber es werden mehr Ergebnisse pro Zeit fertig
(Abb. 5.2).
t
dR
t
dR
t
dS1
t
dS2
t
sR
Registerverz¨ogerungszeit
t
dS1
t
dS2
Verz¨ogerungszeitvonf
1
(...)
Verz¨ogerungszeitvonf
2
(...)
x
x'
z
y
y'
f
1
(x')
f
2
(z)
t
sR
Registervorhaltezeit
Eingabesignal
Zwischensignal
Ausgabesignal
...' abgetastetesSignal
x
z
f(x')=f
2
(f
1
(x'))
y
T
t
dR
t
dR
t
dS1
t
sR
t
dS2
t
sR
minimaleTaktperiode
ohnePipeline
x x' z z' y”
y'
t
dR
+t
sR
+t
dS1
+t
dS2
f
1
(x') f
2
(z')
mitPipeline
T
t
dR
+t
sR
+max(t
dS1
,t
dS2
)
Abb. 5.2. Aufteilung einer Register-Transfer-Funktion in zwei Pipeline-Phasen
