12.流水线设计方式

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流水线设计是一种典型的面积换性能的设计。一方面通过对长功能路径的合理划分，在同一时间内同时并行多个该功能请求，大大提高了某个功能的吞吐率；另一方面由于长功能路径被切割成短路径，可以达到更高的工作频率，如果不需要提高工作频率，多出来的提频空间可以用于降压降功耗。流水线设计是完美的时间并行。因为流水线上每一级的处理都是一个时钟周期的延时，并且一动则全动，每一级的延时可以完美的掩盖起来，最高实现与流水级数相同数量的请求并行度。

流水线实际上是将组合逻辑系统分割，然后在间隙插入寄存器，暂存中间数据。其思想就是要将大的操作分成尽量小的操作，每一步小的操作用的时间就越小，也就提高了频率，各小操作可以并行执行，所以提高了数据的吞吐率（操作的处理速度）。当对时序不满足，系统要工作的频率高时，也就是需要大的数据吞吐率的时候，具体会遇到的典型的情况如下：

（1）功能模块之间需要乒乓交换数据时，代价是增加了 memory 的数量，但是和获得的巨大性能提升相比，可以忽略不计。

（2࿰

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