12. Advantage of Pipeline

5-stage 파이프라이닝은 CPU의 성능을 향상시키기 위해 명령어 처리를 여러 단계로 나누어 동시에 여러 명령어를 처리하는 기술입니다. 이 방식의 주요 장점은 다음과 같습니다:

1. 성능 향상: 파이프라이닝을 통해 여러 명령어가 동시에 다른 단계에서 처리될 수 있으므로, CPU의 전체적인 처리량(throughput)을 증가시킬 수 있습니다. 각 단계가 독립적으로 작동하므로, 더 많은 명령어가 단위 시간 내에 처리됩니다.
2. 명령어 처리 시간 단축: 각 명령어는 전체 처리 시간을 5단계로 나누어 수행하므로, 각 명령어가 완료되는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있습니다. 파이프라인의 모든 단계가 동시에 작업을 수행하기 때문에 전체적인 성능이 개선됩니다.
3. 자원 활용 극대화: 각 단계에서 서로 다른 하드웨어 자원을 사용할 수 있으므로, CPU 자원의 활용도를 극대화할 수 있습니다. 이를 통해 자원의 낭비를 줄이고 효율성을 높일 수 있습니다.
4. 스루풋 증가: 파이프라이닝은 명령어의 스루풋을 증가시켜 CPU의 성능을 높이는 데 기여합니다. 예를 들어, 5-stage 파이프라인을 사용하면 이론적으로 매 사이클마다 하나의 명령어를 완성할 수 있습니다.
5. 복잡한 명령어 처리 가능: 더 많은 단계를 추가함으로써 복잡한 명령어를 더 효율적으로 처리할 수 있는 가능성이 열립니다. 각 단계에서 수행되는 작업을 세분화하면, 더 복잡한 작업을 효과적으로 처리할 수 있습니다.
6. 클럭 주기 단축: 파이프라인의 각 단계에서 수행되는 작업이 작아지므로, 클럭 주기를 단축할 수 있습니다. 이는 CPU의 클럭 속도를 높여 전체 성능을 증가시킬 수 있는 기회를 제공합니다.
7. 병렬 처리: 파이프라인 구조는 명령어 간의 병렬 처리를 가능하게 하여 성능을 향상시킵니다. 예를 들어, 한 명령어가 실행되는 동안 다른 명령어는 디코딩 중에 있거나 메모리에서 읽혀질 수 있습니다.

 

* https://hackmd.io/@yW7HKRexRASTmH3kBDXQpQ/Sy395BDg5#pipeline-overview