作者个人研发在高并发场景下提供了一个简单、稳定、可扩展的延迟消息队列框架，具有精准的定时任务和延迟队列处理功能。开源半年多以来，已成功为十几家中小企业提供精准定时调度解决方案，经受住了生产环境的考验。为了造福更多童鞋，这里提供一个开源框架地址：https://github.com/sunshinelyz/mykit-delay写在前面流水线技术是计算机中非常重要的技术。简单地说，流水线技术的出现使计算机能够支持并行计算，并行执行任务。虽然流水线技术很重要，但是很多小伙伴对流水线技术的了解还是很少，甚至很多小伙伴都不知道什么是流水线技术。今天，我们就来说说什么是流水线技术。文章已收录于：https://github.com/sunshinelyz/technology-binghehttps://gitee.com/binghe001/technology-binghe流水线概念流水线是指程序运行时多条指令重叠的准操作被执行。并行处理的实现技术。各部件同时处理是针对不同的指令，它们同时作用于多条指令的不同部分，从而提高各部件的利用率和指令的平均执行速度。流水线相关参数的计算包括：流水线执行时间计算、流水线吞吐率、流水线加速比、流水线效率。在计算机中，指令的运行主要分为取指令、解析和执行三个部分。如下。如果执行value、analyse和execute各需要1ms，那么3条指令串行执行的时间总共需要9ms。这是因为一个执行的操作需要经过抓取、解析、执行三个步骤。每一步需要1ms。执行一条指令的时间为3ms，连续执行3条指令的时间为9ms。我们可以用下图来表示这个过程。在上图中的表示中，执行3条指令，用9ms好像是没问题的。但是，如果我们对图形进行改造，就会发现相应的问题。我们用下图来表示三个指令的执行。这时我们发现在执行上图指令操作的过程中，有很多空白格子，这些空白格子说明在执行过程中有空闲的时间片资源没有被使用。显然，在执行指令2之前不需要等待指令1执行完，同样，在执行指令3之前也不需要等待指令2执行完。而且，我们发现需要9ms才能执行按照上图执行三个指令。这时候如果利用空闲时间片，可以用下图来表示。此时，在执行3条指令的过程中，取指操作取完指令1后，立即取指令2，然后立即取指令3；分析操作也执行指令1，分析完后，立即分析指令2，然后立即分析指令3；执行操作也是在执行完指令1后立即执行指令2，然后立即执行指令3上的操作，期间充分利用了空闲时间片资源。而且我们发现，充分利用空闲时间片后，3条指令的执行时间从原来的9ms变成了现在的5ms。换个角度，我们发现执行第一条指令时，需要3ms，而执行第二条指令时，只需要在执行完第一条指令后增加1ms。同样，当执行第三条指令时，只需要在第二条指令执行后增加1ms。以后每增加一条指令，只需要增加1ms的时间就可以执行这条指令。这就是计算机中的流水线技术。接下来说一下与流水线技术相关的计算问题。流水线计算关于流水线计算，我们先看一张图。在上图中，我们可以看到第一条指令执行时，耗时3ms。执行第二条指令时，只需要在第一条指令的基础上增加1ms；执行完第三条指令后执行一条指令时，只需要在执行完第二条指令后增加1ms。以此类推，当执行到第n条指令时，执行第n-1条指令只需要增加1ms即可。说到这里，不知道小伙伴们有没有想过这样的问题。流水线技术的这个规律涉及到一个很重要的概念，叫做流水线循环。流水线周期是执行时间最长的部分。上图中流水线周期的计算公式为1ms流水线：1条指令执行时间+（指令数-1）*流水线周期。流水线的理论公式如下。(t1+t2+...+tk)+(n-1)*△t其中t1,t2...tk表示执行每一步指令所需要的时间，n为指令条数，△t为流水线循环。管道的实用公式如下所示。k*△t+(n-1)*△t其中，k为执行一条指令的步数，n为指令数，△t为流水线周期。在这里，让我举个例子。例如，一个执行的执行过程可以分解为抓取、解析和执行三个步骤。在取指时间tfetching=3△t，分析时间analysis=2△t，执行时间texecution=4△t的情况下，如果以串行方式执行，执行完10条指令需要多少△t？如果以流水线方式执行，流水线周期△t是多少？使用流水线方式时，执行10条指令需要多少△t？(1)串行方式比较简单，就是把每条指令的执行时间累加起来。(3△t+2△t+4△t)*10=90△t。(2)在执行一条指令的过程中，取指用时3△t，解析用时2△t，执行用时4△t。根据流水线中流水线周期的定义：流水线周期是执行时间最长的一段，所以流水线周期为4△t。(3)使用流水线方式时，执行10条指令所需的时间可以用以下方法计算。这里，我们分别计算理论时间和实际时间。理论时间（3△t+2△t+4△t）+（10-1）*4△t=45△t。练习时间3*4△t+（10-1）*4△t=48△t。超标量管道关于超标量管道，我们可以用下图来表示。在超标量流水线中，有一个叫做度的概念。度以超标量流水线表示，该流水线由多个流水线组成。比如上图中，超标量流水线由两条流水线组成，所以度为2。此时，超标量流水线可以同时进行两种操作。也就是说，可以同时执行两个取操作，可以同时执行两个分析操作，可以同时执行两个执行操作。如果此时有10条指令要执行，使用上面的超标量流水线，只需要10/2=5条指令。流水线吞吐量计算流水线吞吐量（TP）是指流水线完成的任务数量或单位时间内输出结果的数量。计算管道吞吐量过程的最基本公式如下所示。管道最大吞吐量的计算公式如下。管道的吞吐量计算问题比较简单。本文转载自微信公众号“冰河科技”，可通过以下二维码关注。转载本文请联系冰川科技公众号。
