計算機系統結構中流水線的時空圖怎麼畫
描述流水線的工作過程，通常採用時（間）空（間）圖的方法。在時空圖中，縱座標表示指令序列，橫座標表示時間。
1．指令流水線過程段
圖5-20表示流水CPU中一個指令週期的任務分解。假設指令週期包含取指令（IF）、指令譯碼（ID）、指令執行（EX）、訪存取數（MEM）、結果寫回（WB）5個子過程（過程段），流水線由這5個串聯的過程段組成，各個過程段之間設有高速緩衝暫存器，以暫時儲存上一過程段子任務處理的結果，在統一的時鐘訊號控制下，資料從一個過程段流向相鄰的過程段。
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2．非流水計算機工作方式
圖5-21表示非流水計算機的時空圖。
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對於非流水計算機而言，上一條指令的5個子過程全部執行完畢後才能開始下一條指令，每隔5個時鐘週期才有一個輸出結果。因此，圖5-21中用了15個時鐘週期才完成3條指令，每條指令平均用時5個時鐘週期。
非流水線工作方式的控制比較簡單，但部件的利用率較低，系統工作速度較慢。
3．標量流水計算機工作方式
標量（Scalar）流水計算機是隻有一條指令流水線的計算機。圖5-22表示標量流水計算機的時空圖。
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對標量流水計算機而言，上一條指令與下一條指令的5個子過程在時間上可以重疊執行，當流水線滿載時，每一個時鐘週期就可以輸出一個結果。因此，圖5-22中僅用了9個時鐘週期就完成了5條指令，每條指令平均用時1.8個時鐘週期。
採用標量流水線工作方式，雖然每條指令的執行時間並未縮短，但CPU執行指令的總體速度卻能成倍提高。當然，作為速度提高的代價，需要增加部分硬體才能實現標量流水。
4．超標量流水計算機工作方式
一般的流水計算機因只有一條指令流水線，所以稱為標量流水計算機。所謂超標量（Superscalar）流水計算機，是指它具有兩條以上的指令流水線。圖5-23表示超標量流水計算機的時空圖。
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當流水線滿載時，每一個時鐘週期可以執行2條以上的指令。因此，圖5-23中僅用了9個時鐘週期就完成了10條指令，每條指令平均用時0.9個時鐘週期。
超標量流水計算機是時間並行技術和空間並行技術的綜合應用。