《大话处理器》连载——微架构(1) 顺溜的2级流水线

2009年央视有部热播大剧：《我的兄弟叫顺溜》。剧中顺溜是一个神枪手，里面有一个场景，当鬼子来袭击部队时，顺溜向团长建议，给自己配2个人装弹，自己专门负责打枪。



《我的兄弟叫顺溜》剧照

从直观的思维来看，有人帮顺溜装弹，则顺溜有更多的时间来射杀鬼子，下面我们再更严格地从数学的角度来分析顺溜消灭鬼子的效率。

假设：

1. 顺溜枪法命中率100%，一枪毙命，装弹的人枪法太差，命中率几乎为0

2. 子弹射击流程：先上膛，再射击

3. 上膛需要花费5秒钟

4. 射击需要花费5秒钟

从假设可知：如果顺溜采用原来的作战方案，即一人一枪，自己打自己的，射出一颗子弹需要10秒钟，那么1分钟顺溜可以消灭6个鬼子。

我们再来看看顺溜提出的作战方案：顺溜在射击的同时，战友给另一支枪上膛，顺溜射击完后，立即拿起另一支枪射击，这样就给顺溜节省了上膛的时间，相当于顺溜5秒钟就完成一次射击，1分钟顺溜可以消灭12个鬼子。

我们用图来描述这2种作战方案：



原始方案



顺溜的方案

从顺溜方案的图上，我们可以看到：当顺溜在打出第一发子弹的同时，第二发子弹正在上膛，当顺溜在打出第二发子弹的同时，第三发子弹正在上膛，子弹就如同流水一样，在各个环节流动，最后一次流动到了小鬼子的身上，这个过程被形象的称为流水线。

这种流水线的方案使得顺溜的射击效率提升了一倍，虽然浪费了另外的人给顺溜装弹，但是并不是每个人都是顺溜这样的神枪手，因此浪费专人上膛是完全值得的。