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增加指令流水線條數
指令流水線的概念在介紹8086和80386時都講到了。它是指將微處理器分成若幹個相互獨立而又有聯系的功能塊，例如，8086分成總線接口部件和執行部件兩大塊，80386分成總線接口部件、指令譯碼部件、執行部件和存儲器管理部件四塊，這樣就可以同時有幾條指令在不同的功能部件中進行相應的處理，從而實現指令的並行執行。顯然，將每一個功能部件完成的功能簡單化而增加功能部件的個數，即增加指令流水線的深度，能夠進一步提高指令的並行處理能力。關于這一點在本節的後面還要單獨討論。
80486及之前的x86微處理器中都只有一條指令流水線，程序中的所有指令都是通過這惟一的一條指令流水線來執行的。雖然增加指令流水線的深度能夠提高指令的並行處理能力，但是採用這種方法，指令的並行處理能力畢竟有一個極限。如果在微處理器中再增加一條指令流水線，那麼指令執行的並行度在原有基礎上豈不又提高很多?正是出于這一想法，在高檔微處理器中採用了多指令流水線的結構。這裡以Pentium處理器為例作一些說明。在Pentium處理器中設置了兩條指令流水線，分別叫u指令流水線和V指令流水線。每個流水線都擁有自己的算術邏輯運算部件ALU、地址生成邏輯以及與數據Cache的接口。u指令流水線可以執行所有的指令，而v指令流水線只能執行簡單的指令。例如程序段：
MOV AX．5
INC BX
ADD AX．BX
XOR CX，CX
MOV DX．8
INC DX
其中，第一、二條指令可以用U、V指令流水線並行執行，第三、第四條指令也可以用u、V指令流水線並行執行。顯然，執行這四條指令的時間大約是單條指令流水線時的一半。但是，請注意第五、第六條指令，由于它們都對同一個寄存器DX進行操作，執行第六條指令依賴于第五條指令的執行結果，所以它們不能同時送到u、V指令流水線中去執行。為此，Pentium處理器還需借用編譯工具以產生盡量不衝突的指令序列。這一缺陷後來在Pentium Pro開始的第六代微處理器(P6)中得到克服。在第六代微處理器中運用寄存器更名映射技術，使通用寄存器與微處理器內部的程序員看不到的40個寄存器建立起映射關系。比如，將上面第五條指令的DX和內部寄存器r5建立映射，將第六條指令的DX和內部寄存器r6建立映射。這樣，第五、第六條指令就可以用u、V指令流水線並行執行。
需要指出，指令流水線之間是存在一定聯系的，比如上例u指令流水線執行第五條指令的結果(DX的內容)最終還要反映到v指令流水線執行第六條指令上。
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