轻松读懂移动处理器 CPU微架构全解析

既然流水线设计可以实现不间断取指、解码、执行、写回，那为何不干脆同时做几条流水线一起取指、解码、执行、写回呢？这就引出了超标量设计。

上图就是一个三路超标量四工位流水线的指令/周期执行示意图，可以看到 CPI 从 1 变成 0.33，即每周期执行 3.33 条指令，这样的改进幅度是令人着迷的，因此在初期的时候超标量甚至被人们赞美为标量程序的向量式处理。

不过在现实中不可能都这样，因为现在的处理器执行不同指令时候的“执行”段工位并不完全一样，例如整数可能短一些，浮点或者向量和 Load/Store 指令需要长一些，加上一些别的因素，实际大部分程序的实际 CPI 都是 1.x 甚至更高啊。

例如：

a = b * c
d = a + 1

这里的第二条指令需要使用到第一条指令的计算结果，因此必须等待第一条指令完成后才能跑第二条指令，更重要的是，在不少处理器上乘法指令并非一个周期而是需要多个周期才能完成。在遇到这样的情况时，就不能实现多指令发射而且会出现流水线停顿。