多核编程之流水线技术

      假定一个工作(work)，可以切分成n段工序(task)，每段工序独立完成，下一个工序依赖上一个工序，但上一个工序不会依赖下一个工序（依赖仅限于最终结果的依赖，工序间的依赖不一定必然，可有可无没有限制），即

     W_{[0,n]^=T[0,1]^T[1,2]^T[2,3]...^T[n-1,n]}

 

      Cost(_^T[i,j] ) = C（假定每个工序的划分最佳，完成工序的代价相等为一个常数C）

 

     则如果串行执行，完成m个相同工作，需要mnC个工时。

    

     如果采用n级流水的方式来进行处理。

     第一个work完成，需要nC个工时，

     此后每一个C工时后，完成一个任务。

     因此完成全部工时的时间代价为nC+(m-1)C=(n+m-1)C

   

     则加速比 = mnC/(n+m-1)C = mn/(m+n-1)

     如果考虑到m远大于n，则近似 = mn/m = n

  

     则n级流水比1级流水提高n倍，多核的优势完全发挥。

 

     但问题是每个工序执行时间相当，在编程上几乎不可能，流水线的流速受到最慢工序的拖累，工序切分过细也不可能CPU核有线，切分过细来回切换成本也大。

 

     但流水线技术是计算高并发的一种常用方法，更多请参见参考文献。

 

参考文献：

http://www.sccas.cn/gb/learn/download/presentation.pdf