H7的特点 什么是超标量流水线

一、H7 的特点

首先看看 M7 内核的 GD32H7都具备哪些不一样的功能，以下只是我个人关注的点：

主频高，GD32H7系列MCU采用基于Armv7E-M架构，主频高达600MHz。

6 级流水线，并且是超标量的，并且支持分支预测。

内置了高级DSP硬件加速器和双精度浮点单元（FPU），以及硬件三角函数加速器（TMU）和滤波算法加速器（FAC）。

内置了TFT LCD液晶驱动器和图形处理加速器IPA （Image Processing Accelerator），支持2D图像叠加、旋转、缩放及多种颜色格式转换等功能。

主频越来越高自然不必说了，后面两个内置硬件过两天在学习。

今儿先学习下 M7 内核的功劳，也就是这里的分支预测和超标量流水线。

二、什么是超标量流水线

超标量流水线（Superscalar Pipeline）是一种计算机处理器架构，它可以同时执行多条指令，从而提高指令执行的效率。这种架构允许处理器在一个时钟周期内执行多个指令，而不是像传统的标量流水线那样每个时钟周期执行一条指令。

先看传统的流水线架构：

在传统的标量流水线架构中，我们如果想让 CPU 执行一条机器指令，要经历：取址（IF）→ 译码（ID）→ 执行（EX）→ 访问内存（MEM）→写回内存（WB）等五个步骤，那么在系统时钟的驱动下，如果串行处理，那么执行一条指令至少要 5 个时钟周期。

CPU 在执行每一个单一步骤的时候，并不一定会用到所有的硬件，也就是说五个步骤其实存在一定的独立性，那么我们可以增加一些硬件让 CPU在一个时钟触发下做两件以上的事情。

这么一来，我们就可以让多条指令的执行看起来并行执行，其实就是为每条指令的执行提前做一些准备工作，从结果看，我们几乎可以做到每个时钟周期执行一条指令了。

以上就是标量的流水线，就是让 指令执行进行一定的硬件分工，然后在一个时钟触发下，不同的硬件可以同时做一些不同的事情，从而保证每个时钟周期内都有一个产出—— 执行完一条完整的指令。

OK，如果我想给让CPU 提高点人效，让它一个机器时钟内完成多个指令的执行该怎么办呢？

加人呗，一个岗位上放俩人，甚至更多

当然人多了，容易乱套，这里是因为每个指令本质是上串行的，前后有依赖，所以不能一味的增加人力，结果肯定是流水线上打起来。

上图中，我们在每一个流水阶段增加了一个人力，整个系统看起来瞬间效率提高了一倍。

以上就是超标量流水线的描述，下面我们看看，如何在 程序设计上利用这个超标量的流水线。