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流水線大大提高了工作速度

   發布於:2013-04-12 11:23:16   瀏覽

 所謂流水線處理,如同生產裝配線一樣,將操作執行工作量分成若幹個時間上均衡的操作段,從流水線的起點連續地輸入,流水線的各操作段以重疊方式執行。這使得操作執行速度隻與流水線輸入的速度有關,而與處理所需的時間無關。這樣,在理想的流水操作狀態下,其運行效率很高。

  如果某個設計的處理流程分為若幹步驟,而且整個數據處理是單流向的,即沒有反饋或者迭代運算,前一個步驟的輸出是下一個步驟的輸入,則可以采用流水線設計方法來提高係統的工作頻率。
  下麵用8位全加器作為實例,分別列舉了非流水線方法、2級流水線方法和4級流水線方法。
利用流水線的設計方法,可大大提高係統的工作速度。這種方法可廣泛運用於各種設計,特別是大型的、對速度要求較高的係統設計。雖然采用流水線會增大資源的使用,但是它可降低寄存器間的傳播延時,保證係統維持高的係統時鍾速度。在實際應用中,考慮到資源的使用和速度的要求,可以根據實際情況來選擇流水線的級數以滿足設計需要。
  這是一種典型的以麵積換速度的設計方法。這裏的“麵積”主要是指設計所占用的FPGA邏輯資源數目,即利用所消耗的觸發器(FF)和查找表(LUT)來衡量。“速度”是指在芯片上穩定運行時所能達到的最高頻率。麵積和速度這兩個指標始終貫穿著FPGA的設計,是設計質量評價的最終標準。
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