Максимальное теоретическое ускорение равно увеличению глубины трубопровода.В скалярной схеме (выполнение одной команды) идеальные инструкции на цикл - одна.В идеале тактовая частота может увеличиваться с коэффициентом, равным увеличению глубины конвейера.
Фактическое увеличение частоты будет меньше, чем этот идеал, из-за защелкивания служебных данных, перекоса тактовой частоты и несбалансированного разделения работы / задержки.(Хотя теоретически можно разместить защелки в любой точке, количество заблокированных состояний, его положение и другие факторы делают определенные точки более удобными для разделения этапов.
Производственное отклонение также означает, что работа, предназначенная для получения равного количествавремени не будет сделано для всех стадий в конвейере. Разработчик может обеспечить больше провала, чтобы большее количество микросхем соответствовало минимальному времени на всех стадиях. Другой метод обработки такого изменения состоит в том, чтобы признать, что не все микросхемы будут соответствовать целевой частоте (будет ли маркетинговое решение использовать только «золотые образцы» или использовать низкочастотные микросхемы).
Как и следовало ожидать, при небольших трубопроводах вариация на стадии распределена по большей логике и поэтому меньшеможет повлиять на частоту.
Волновой конвейер, в котором несколько сигнальных волн (соответствующих ступеням конвейера) могут проходить через логический блок в одно и то же время, обеспечивает ограниченный метод, чтобы избежать издержек защелки. Однако, кромедругие проблемы проектирования, такие как более чувствительные к изменениям как от производства, так и от условий во время выполнения, таких как температура и напряжение (которые могут быть намеренно изменены для нацеливания на различные характеристики мощности / производительности).
Даже если одинУ меня было невероятное оборудование, которое обеспечивало идеальное увеличение частоты, а опасности (как упоминалось в комментарии Питера Кордеса) препятствовали бы оптимальному использованию доступных ресурсов для выполнения.