大话计算机中的流水作业

          在学习计算机组成原理中的指令系统的时候，我们会遇到一个非常经典的技术流水作业。人们一般称这是一种技术，其实我更喜欢把它称为一种思想，它就是我们生活中工厂里流水作业思想在计算机中的运用。其实计算机系统就是我们现实生活的一个经典的缩影，它的一切技术，思想的运用，产生都是源于我们的现实生活。所以学习，学习我们学习什么呢？怎么才能学习的更好呢？我们应该让学习回归我们的生活。学习技术也好，学习理论知识也好，本质是生活的学习，其实最终回归的还得是生活。会生活的人一定会学习，会学习的人一定是个会生活的人！

      今天主要是给大家介绍一下计算机中的流水作业技术也好，流水作业思想也罢，其实就那么个东东。计算机系统中的流水作业最主要的是体现在它的指令系统中的运用。在具体介绍计算机中的流水作业之前，我们先来简单的了解下我们现实生活中的流水作业。

      百度百科的定义：流水作业为工程项目组织实施的一种管理形式，就是由固定组织的工人在若干个工作性质相同的施工环境中依次连续地工作的一种施工组织方法。工程施工中，可以采用依次施工（亦称顺序施工法）、平行施工和流水施工等组织方式。对于相同的施工对象，当采用不同的作业组织方法时，其效果也各不相同。

      概念的由来：1769年，英国人乔赛亚·韦奇伍德开办埃特鲁利亚陶瓷工厂，在场内实行精细的劳动分工，他把原来由一个人从头到尾完成的制陶流程分成几十道专门工序，分别由专人完成。这样一来，原来意义上的“制陶工”就不复存在了，存在的只是挖泥工、运泥工、扮土工、制坯工等等制陶工匠变成了制陶工场的工人，他们必须按固定的工作节奏劳动，服从统一的劳动管理。

      简言之，流水作业就是一种产生组织的方式，把整个的加工过程细化成若干不同的工序，按照顺序像流水似的不断进行。其实这种思想的本质就是通过任务分解，合作协调来提高效率思想的揉合变形。流水作业，有人也叫流水线，其实都是一个东东，主要用于工业生产。在我们今天这个大批量，大规模的生产时代，为了追求高效，流水作业在工厂中无处不在。在我们的现实生活中人们工作为了更高效，合作流水的例子也太多了，尤其是在我们今天这个飞速发展的信息时代，凡事讲究合作。所以在这里就不举例了，大家如何实在不能理解的话，可以去看看工厂里的流水线作业，就完全明白了。

      大家对现实生活中的流水线明白了，接下来理解计算机中的流水作业，那就是So easy！计算机系统中的流水作业完全就是我们现实生活中的流水作业运用。主要是体现在指令系统中以流水作业的方式去执行指令。计算机中的指令实质就是计算机中为了完成一件事，控制各部件间协调工作的一组规则罢了。计算机中的流水作业其实也是计算机中并行技术的实现。计算机系统中的并行技术是从时间和空间的角度来实现的，时间上主要通过流水线，空间上主要通过资源重复和多处理机来实现的，还有更复杂的，时间和空间混合式的实现。在这里关于计算机中的并行技术就不深入的讲解了。转回我们的主题。

      计算机中的流水线的定义指的是程序执行时候多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。通俗的说，就是计算机中个部件在时间上重叠的去处理一些事件。理解计算机中的流水线记住四个字并行协同。注意以下几点：

1.流水线提高的是部件的利用率和指令的平均执行速度

2.单个指令执行的速度没有提高

3.是准并行，不是真正的并行

 

下面是传统的计算机指令处理系统与流水线指令流水系统的对比，请大家仔细观察他们的执行效率。

 

 

关于计算机系统的采用的流水线思想主要体现在，指令流水，算术流水和处理机流水三方面。它们三者的关系如下图所示。

 

 

计算机中流水线指令运行时间计算公式，如下所示：

 

图中的Δtj也称作流水线的周期

通过流水线指令运行时间，还可以求出流水线的吞吐率：

 

 

       

     在这次准备软考的过程中系统的学习了计算机基础知识，我深深的体会到了计算机结构，计算机系统，操作系统的产生真的，真的是人类太伟大的发明了，突显了我们人类的智慧真的真的是无法估测的，它的潜力真的，真的是无穷的，只有我们想不到，没有我们做不到的。