什么是流水线技术

什么是流水线技术

　　流水线（pipeline）是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。从图1a中我们可以了解，由于486CPU只有一条流水线，通过流水线中取指令、译码、产生地址、执行指令和数据写回五个电路单元分别同时执行那些已经分成五步的指令，因此实现了486CPU设计人员预期的在每个时钟周期中完成一条指令的目的（按笔者看法，CPU实际上应该是从第五个时钟周期才达到每周期能完成一条指令的处理速度）。到了Pentium时代，设计人员在CPU中设置了两条具有各自独立电路单元的流水线，因此这样CPU在工作时就可以通过这两条流水线来同时执行两条指令，因此在理论上可以实现在每一个时钟周期中完成两条指令的目的。

电子流水线是流水线中的一种，流水线也叫生产线、装配线。粤语有称流水拉、生产拉、装配拉等！因长短、宽窄、配置、安装形式等均由客户的车间场地、产品大小、产量等条件决定！所以，属非标产品！广泛用于各行业自动化生产过程中！这里主要对电子流水线作简单介绍。

一、流水线形式：

1． 按功能分类：①生产 ②输送

2． 输送形式： ①平面直线传输 ②各种角度平面转弯传输 ③斜面上传

④斜面下传

二、电子流水线各部分组成及功用：

1． 动 力：动力部分的主要组成为：马达、齿轮减速箱（又称牙箱、减速机等）、手动变速器、变频器、机架机座和电器等组成。马达部分主要就是功率大小，由生产厂家根据线体的长短、输送带的宽窄、工件密度及大小等情况来配置。手动变速器、变频器为选配件。两者只用一个就可以了。手动变速器比较经济，和变频器相比主要缺点就是：噪音大、变速范围小、由手动去作机械式调整—危险！现已有被淘汰的趋势！！齿轮减速箱的主要功能就是将整条线体的输送速度作一个初步限制。其大小、型号等由生产厂家根据客户各方面条件配置。

2．机 身：机身部分的主要组成为：导轨、支架、滚筒、输送带、脚杯、托板、等组成。其中托板为选配件，其他几项均为组成基本线体的必须配件！这些配件的规格、数量等均由线体的长度决定。机身部分最大的差别就是材料。该部分配件的材质将在很大程度上决定整套设备的价格！所以，客户在选择时要充分考虑自己的使用情况。机身部分的材料常用的有：碳钢、铝合金、不锈钢等！价格为碳钢最低，不锈钢最高。输送带目前在电子行业普遍采用的是2㎜、3㎜厚绿色PVC防静电输送带；塑胶行业采用的绿色PVC防静电输送带和不锈钢网带。

3．工作台：常见形式有两种，独立和条。用户可根据自己使用习惯和需要选择。

  材料普遍为18㎜厚甲板表面铺防火板、台垫、或不锈钢板等。

4．灯架、照明：灯架是安装照明、仪表台及指导书的必要配件，材料和机身相同。照明用灯管也可由用户根据需要及兴趣选择。

5．仪表台：宽度与机身配套，长度一般与线体等长。

6．指导书：底板通常为有色亚克力板，面板为透明有机玻璃。厚度为2㎜左右。

7．插 座：为操作过程中的电动工具及仪表仪器安装。

8．外 观：就是采用碳钢材料时外表所喷的颜色！

生产流水线的基本原理是把一个生产重复的过程分解为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每一个过程可以与其它子过程同时进行。简而言之，就是“功能分解，空间上顺序依次进行，时间上重叠并行” 。
　　流水线的三种不同计算方法
　　各段均取周期法：
　　流水线各段执行时间最长的那段为整个流水线的瓶颈，一般地，将其执行时间称为流水线的周期。
　　若在计算n个任务地执行时间时，将各个子功能段的实际执行时间限制为周期时间，则称为各段均取周期法。
　　该方法中，计算公式为:
　　T总=(n+k-1)×周期
　　其中，k为总段数，n为任务总数。
　　各叠加段取最大值法：
　　该方法中，计算公式为:
　　T总=t1+max{t1,t2}+max{t1,t2,t3}+…+max{t1,t2,…,tk-1}
　　+max{t1,t2,…tk}×[n-(k-1)]+max{t2,t3,…,tk}
　　+max{t3,t4,…,tk}+…+max{tk-1,tk}+tk
　　其中，k为总段数，n为任务总数。
　　最省时法：
　　该方法中，计算公式为:
　　T总=t1+t2+…+tk+max{t1,t2,t3,...,tk}×(n-1)
　　其中，k为总段数，n为任务总数。
　　采取哪种方法？
　　当各段执行时间不一样时，上述3种方法才存在区别。若各段执行时间一样，三者无区别。第2，3种方式依各段时间取值不一样而可能存在区别。

　　常用的生产流水线可分为以下几种：
　　板链式装配流水线
　　特点：承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；生产的节拍不是很快；以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输

送。
　　滚筒式流水线
　　特点：承载的产品类型广泛，所受限制少；与阻挡器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及积放的功能；采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个流水线的运行。
　　皮带式流水线
　　特点：承载的产品比较轻，形状限制少；和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。
　　差速输送流水线
　　特点：差速输送流水线采用倍速链牵引，工装板可以自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可以自动顶升，横移过渡。还可以在线可设旋转、专机、检测设备、机械手等。