Различие задержки в циклах и пропускной способности

Определите начало отсчёта «через N циклов»

Бит, впервые захваченный в бит 0 на фронте k, достигает бита N-1 N-битного сдвигового регистра^{iРегистр хранит многобитное состояние. Синхронные регистры в этом курсе записывают определённый вход на фронте тактового сигнала. Подробнее} на фронте k+N-1. Между первым и последним захватами проходит N-1 тактовых периодов.

Если же предыдущий регистр, управляющий входом, создаёт новый бит на фронте k, первый захват сдвиговым регистром обычно происходит на k+1. Тогда до выхода N периодов. Это разные начала отсчёта, а не противоречие.

Пусть d[k] — вход, принятый на фронте k. После заполнения выполняется:

Большая задержка не мешает получать результат каждый цикл

При периоде T и приёме одного бита на фронт установившаяся пропускная способность^{iПропускная способность — число операций, принимаемых или завершаемых за единицу времени. Конвейер может повысить её, не уменьшая задержку отдельной операции.} равна $1/T$ бит/с. Рост N увеличивает глубину и задержку, но при непрерывном приёме пропускная способность сохраняется.

У четырёхступенчатой линии с тактом 100 MHz период 10 ns, установившаяся скорость 100 Mbit/s. «Биту нужно время для прохождения» не означает «до следующего бита нужно ждать всё это время».

Каждый столбец — запись наблюдения одного положительного фронта^{iПоложительный фронт — момент перехода такта из 0 в 1. Его следует отличать от уровня, означающего весь интервал CLK=1. Подробнее}. Входы показаны непосредственно перед фронтом, состояния со словом «после» в имени — сразу после обновления. Выравнивание столбцов обозначает порядок выборок, а не физическую задержку распространения^{iЗадержка распространения — время от изменения входа до установления правильного выхода. Логическая эквивалентность выражений и их временные характеристики — разные вопросы. Подробнее}.
В трёхступенчатой линии A входит в первую ступень на E0, достигает последней сразу после E2, пока B и C одновременно заполняют предыдущие. Прочерки — ещё недействительные позиции.

При остановках считайте действительные перемещения

Если enable или accept равен 0, фронт не сдвигает биты. Фиксированную задержку в физическом времени тогда задать нельзя; можно определить задержку по числу принятых фронтов. Valid должен двигаться при тех же условиях, что и данные, чтобы показывать действительность выхода.

Объяснять конвейер^{iКонвейер делит вычисление на разделённые регистрами стадии и перекрывает обработку нескольких входов. Данные, valid и управляющие сигналы необходимо согласовать по стадиям. Подробнее} только как способ уменьшения задержки неверно. Часто разделение комбинационного пути позволяет повысить частоту ценой дополнительных регистров и циклов задержки. Компромиссы площади, мощности и частоты подробнее рассматриваются в следующем курсе.