CPU pipeline面试题Q3：我们可以任意增加CPU pipeline深度吗？

CPU流水线是提高吞吐量和指令级并行性的常见技术。我们可以任意增加CPU pipeline深度吗？

回答是否定的。

参加面试的工程师应该从以下方面回答这个问题：

1.pipeline需要在每个stage之间保持平衡。否则，stage之间将出现瓶颈。通常，pipeline越深，设计pipeline就越困难。

2.更深层次的流水线需要更多的硬件资源，例如，更多的pipeline stage register ，以及更多的ROB条目来实现精确的中断以及基于硬件的投机(speculation )。

3.CPU pipeline 需要处理结构/数据/控制hazard。pipeline 越深，控制逻辑就越复杂。

4.控制hazard可能会迫使pipeline flush，因此很少达到理论峰值性能。

5.数据hazard可能会阻止后续操作，因此无法利用某些并行性。

6.更深的pipeline引入了物理实现的问题，例如clock tree balance、clock skew以及reset tree路由routing

7.更深的pipeline 增加了指令延迟。

8.如果pipeline 更深，我们可能会进一步增加时钟频率和pipeline 吞吐量。然而，对于某个工艺节点时钟频率有一个上限。