Pipeline

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Pipeline

Microprocessadores é um assunto interessante a ser tratado dentro do mundo da informática sendo, com certeza, um dos assuntos que geram mais espanto devido à rápida evolução obtida nos últimos anos. É incrível a velocidade com que eles evoluem e como as empresas fabricantes de processadores acham formas de torná-los cada vez mais rápidos. Segundo Steve Jobs, um dos grandes nomes que aIBM já teve, os processadores tendem a duplicar sua capacidade a cada 18 meses, e esse crescimento geométrico vale até 2020, isto é, temos 20 anos de evoluções pela frente, e 20 anos de espanto! Eu me lembro bem que em 1988 ganhei o primeiro computador de meu pai; um 8088, 5 Mhz, com uma capacidade de endereçamento direto de 1Mb enquanto os processadores concorrentes tinha um acesso de 64Kb numavelocidade de 2Mhz até 4Mhz (o 8088 já existia em 1980 e nessa época o Brasil era mais fechado para produtos estrangeiros). Meu pai pagou a bagatela de 1500 dólares e, lógico, minha mãe ficou mais de 1 mês sem falar com ele. Hoje lembramos disto dando boas risadas. De 1988 até 2000 são 12 anos. Tendo em vista que processadores para PC hoje já estão na casa do GHz, é uma evolução de 1000Mhz, sendoque a cada ano os processadores evoluíram 84Mhz (em nível nacional). Claro, isto não diz o que aconteceu de fato, porque o que realmente impulsionou essa evolução foi a introdução do conceito de Pipeline nos processadores.
  
ENTÃO O QUE VEM A SER O TAL DO PIPELINE???
  
Esta dúvida existe na cabeça de muitos 'informáticos', pois, sempre que ligamos o PC aparece na janelinha do setup damáquina o nome Pipeline, mas muitos não sabem sequer do que se trata...

Na verdade é muito simples. De um modo grosseiro, é a capacidade que o processador tem de fazer o processamento através de fases, tornando-se, assim, muito mais otimizado e rápido. Explico: Imagine uma linha de montagem de carros, onde o carro passa por diversas fases, de funilaria, peças, etc. Essa produção funciona em paralelopara diferentes tipos de carro. Essa é a idéia básica colocada no pipeline.
  
Vamos supor que temos um grupo de técnicos montando, um único carro, e temos um segundo grupo de técnicos montando carros em uma linha de produção. Podemos até ter os dois grupos terminando a produção do primeiro carro ao mesmo tempo. Já para o segundo carro, enquanto o primeiro grupo de técnicos, iria começar, nalinha de produção, já estaria em fase final, e assim sucessivamente. É nisso que consiste o pipeline, colocar as instruções em uma linha de produção de modo que torne o processamento mais rápido.

Para se medir a velocidade da linha de produção, usamos carros feitos por hora, e no pipeline é a mesma coisa, só que a medida é um pouco diferente. Para medirmos usamos a seguinte fórmula:

Tempo porinstrução sem pipeline
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Número de estágios do pipeline

Antes de continuar devo abrir parênteses aqui para explicar os tipos de arquiteturas de processadores para que não haja engano. Existem dois tipos de arquiteturas básicas, o RISC e o CISC. O RISC quer dizer "Reduced Instruction Set Computer" e o CISC quer dizer "Complex Instruction SetComputer". Dentro disso, a arquitetura que apareceu primeiro foi o CISC, em 1964 com a IBM, e o conceito do CISC era: "Tudo que é realizado em Hardware é rápido", porém, em 1980, elaboraram o RISC, que tinha um conceito um pouco diferente: "Faça o caso comum (98% das instruções executadas) ser rápido". A idéia era a seguinte: O que é mais rápido? Ir de Fortaleza ao porto de Santos de navio ou ir de aviãoaté São Paulo e lá pegar uma bicicleta e pedalar até Santos. É nisso que se apoiavam, não importa que 2% das instruções não seja processada rapidamente, se tratarmos o caso mais genérico (98% das instruções) com certeza deve haver um ganho de performance. Hoje as duas arquiteturas brigam no mercado tendo como exemplo de processadores: RISC com o PowerPC, HP PA, Alpha, MIPS e CISC com a maioria...
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