CPU、操作系统和网络中的流水线
流水线在优化效率中特别常见，这里就对比一下这三块中用到的方法，把他们串起来
从最底层的CPU，再到操作系统，最后到网络一层层向上
CPU中的流水线
CPU中，一条指令的执行可以分为 取指、译码、执行、访存、写回和PC更新 6个阶段，当执行到某一阶段时，其他电路就会停下来等待，这样就造成了资源的浪费。因此采用流水线当一条指令还没执行完，就开始执行下一条指令。
取指（Fetch）：CPU根据 PC 寄存器从内存中取出指令字节。并从字节中识别指令类型，判断是否含有寄存器指示符、常数等，计算指令长度。
指令类型由
icode和ifun两个值表示译码（Decode）：从寄存器文件读取数据
执行（Execute）：ALU进行运算（有三种类型的运算：算术逻辑运算、有效地址的计算和
push,pop指令中栈的计算）访存（Memory）：内存的读写
写回（Write back）：将计算结果写回到寄存器中
PC更新：将PC设置为下一条指令的地址。当涉及到条件判断时，采用 分支预测 策略，先假定要执行其中一个。如果预测失败，在进行相应的回退
一条指令执行的 6 个部分不一定全部都执行
在第5个时刻，CPU的所有部件都运行起来了
引入流水线后，相邻指令之间就会出现一些问题，可以分为 2 类
- 数据冒险：当一条指令的执行需要用到正在运行的指令的结果，如果不进行处理，就会产生错误
- 控制冒险：当遇到
jmp,ret或调用这些指令时，需要计算下一个指令的地址，可能会出现错误
数据冒险
解决数据冒险最简单的策略就是 暂停，在各个阶段的电路中运行一段空的指令（气泡）。气泡不会改变寄存器和CPU的状态
有些数据在写回阶段前就已经计算出了结果，因此为了提高效率，可以直接把执行阶段的计算结果 转发 给译码阶段
当然，有些指令到了后期才出结果，就算转发也会出现数据冒险（如
mov (%rbx), %rax），这时候就要 转发 + 暂停 结合使用
控制冒险
当执行 ret 指令时，下一条指令的地址在内存栈中，因此要在访存阶段才会得到下一条指令的地址。再就是 jmp 指令不好预测
对 ret 指令，就是通过暂停来解决控制冒险
对 jmp 指令，当发现预测错误，就立即停止正在执行的错误代码，然后向后面的阶段 插入气泡 ，重新执行正确的代码
当然，执行的时候可能出现不止一个错误。采用暂停 + 插入气泡的方式解决
操作系统中的流水线
操作系统中的流水线主要就是CPU进程的切换。当进程因为 IO 或超时计时器到时了，操作系统就需要切换应用进程，保证CPU一直处于工作中。
和CPU中的流水线相比，操作系统麻烦的地方在于数据的保存。由于切换后需要恢复进程的上下文，同时，由于涉及到对操作系统核心的保护，操作系统的切换分成了 5 段
网络中的流水线
计算机网络中的流水线有两个地方
- 应用层 HTTP1.1 中采用持续性链接的 HTTP，在同一个 TCP 连接中，一个请求的响应还没接收就继续发送下一个请求
- 传输层中 TCP 连接发送报文段。设置发送缓冲区 > 1 以实现流水线发送，根据接收缓冲区的大小有两种流水方式，第一种是 GBN 协议，另外一种是 SR 协议
网络中的流水线不需要考虑到计算出错，也不需要考虑恢复状态，因此简单很多，只需要考虑差错恢复。
总结
由于不同的使用环境，导致流水线不同的关注重点。CPU要求执行不能出错，因此 CPU 流水线对相邻指令干扰的情况设置了暂停、气泡的方式；操作系统要求切换前后状态不变，因此操作系统流水线设置了 5 段以及映射表的切换，来实现切换前后进程的栈、PCB和内存是不变的；网络丢失了重发就可以，因此只需要考虑差错恢复，设置重发的规则即可。