流水线简介
第二章 流水线
从理论上说， 级过程段的流水线处理n 从理论上说，一个具有 k级过程段的流水线处理n个任 务所需的时钟周期数为： 务所需的时钟周期数为： Tk=k+(n – 1) 非流水线的硬件来处理n个任务所需的时钟周期数为： 非流水线的硬件来处理n个任务所需的时钟周期数为： TL=n×k × K级线性流水线的加速比 K 级线性流水线的加速比C 级线性流水线的加速比 Ck=TL / Tk=(n×k) / [k+(n – 1)] × 当n>>k时，Ck→k n>>k时
L 输入 S1
L S2
L S3
L S4
L 输出
时钟C 时钟 四级流水浮点加/ 四级流水浮点加/减运算的基本结构
流水线需在各个过程段之间设置高速缓冲寄存器L 流水线需在各个过程段之间设置高速缓冲寄存器 线性流水线时钟周期 τ=max{τi}+τl =τm+τl τ τ τ τ
式中max{τi}表示取所有过程段中所需的最长操作时间。 τ 表示取所有过程段中所需的最长操作时间 表示取所有过程段中所需的最长操作时间。 式中
4) 按照流动是否可以乱序来分
◆ 顺序流动流水线：流水线输出端任务流出的顺 顺序流动流水线：
序与输入端任务流入的顺序相同。 序与输入端任务流入的顺序相同
◆ 异步流动流水线（乱序流水线）：流水线输出 异步流动流水线（乱序流水线）： ）：流水线输出
端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序 不同。 不同
解：(1) 加法器的流水线时钟周期至少为：τ＝90ns + 10ns 加法器的流水线时钟周期至少为： ＝
如果采用通用的逻辑电路，但不是流水线方式， 如果采用通用的逻辑电路，但不是流水线方式，则浮点加法所需 的时间为τ 的时间为 1 +τ2 + τ3 +τ4 = 300ns 因此，4级流水线加法器的加速比为 因此， 级流水线加法器的加速比为 Ck = 300/100 = 3 当每个过程段的时间都是75ns时， (2) 当每个过程段的时间都是 时 则加速比为： 则加速比为：Ck = 300/75 = 4
流水线全
• 组织设计（“软件”设计）是指流水线 的节拍和生产速度的确定、设备需要量 和负荷的计算、工序同期化设计、工人 配备、生产对象运输传送方式的设计、 流水线平面设计、流水线工作制度、服 务组织和标准计划图表的制订等等
优点
• 产品产出率高，单位产品成本低，专用 设备投资也因产量大而摊薄 。 • 每一产品都按自己的工艺流程布置设备， 因此加工件经过路程最直接、最短，无 用的停滞时间也最少 。 • 由于操作人员只做一种产品的一个工序， 效率高且所需培训少； • 生产管理和采购、库存控制等工作也因 变化少而相对简单
缺点
• 2）确定工作地和负荷 • ①流水线各道工序的工作地（机器台数） 需要数为工序单间时间与流水线节拍之比。 • 例：某轴加工流水线，日计划产量160件， 两班制，每班8h，轴加工的个道工序时 间定额为，第一道工序12min,第二道工 序3min，第三道工序6min，第四道工 序9min，该轴加工流水线的节拍和所需 要的工作地数。
• 节拍：8×2×60/160=6min； • 各道工序所需的工作地： • 第一道工序：12/6=2 第二道工序： 3/6=0.5 第三道工序：6/6=1 第四道 工序：9/6=1.5，所以，第一道工序2台， 第二道工序1台，第三道工序1台，第四 道工序2台。
• ②各道工序的工作地平均负荷系数=工作 地计算数/工作地实际采用数 • 第一道工序：2/2=1 第二道工序： 0.5/1=0.5 第三道工序：1/1=1 第四 道工序：1.5/2=0.75
• 主要在于但它要求较多的设备，而设备 的利用率相对较低； • 对产品种类及产量变化、设备故障等情 况的响应较差； • 线上工作重复单调乏味，缺乏提升机会， 可能会导致工人的心理问题或职业伤害； • 为了避免停产，设备备用件的库存可能 比较大。
《二讲流水线介绍》课件
成本低
软件实现通常只需支付软件开发和授 权费用，成本相对较低。
可移植性强
软件可以在不同硬件平台和操作系统 上运行，具有较强的可移植性。
性能可能受限
相对于硬件实现，软件实现可能存在 性能上的限制。
结合硬件与软件的优势
性能与灵活性兼备
资源共享
结合硬件和软件可以实现高性能和灵活性 ，满足不同场景的需求。
05 二讲流水线的未来发展
更高层次的并行处理
总结词
随着技术的不断进步，二讲流水线将向更高层次的并行处理发展，以提高处理速 度和效率。
详细描述
通过增加流水线的数量和每个流水线内部的并行度，可以实现更高效的数据处理 能力。这将有助于提高系统的吞吐量和响应速度，满足日益增长的计算需求。
结合人工智能技术
高效性
硬件实现通常具有较高的执行速度，适用于 对性能要求高的场景。
高成本
硬件实现通常需要较高的投资，包括设备购 买、维护和更新成本。
可扩展性
通过硬件升级或更换更强大的硬件设备，可 以扩展流水线的处理能力。
灵活性不足
硬件设备一旦设计完成并部署，更改相对困 难，灵活性较差。
软件实现
灵活性高
软件实现可以根据需求灵活调整，易 于修改和扩展。
到最终结果。
应用场景
数据处理
在大数据分析、图像处理等领 域，利用二讲流水线并行处理
大量数据。
科学计算
在物理模拟、化学计算等领域 ，利用二讲流水线加速计算过 程。
游戏开发
在游戏渲染、物理模拟等领域 ，利用二讲流水线提高游戏运 行效率。
并行算法
在并行算法中，利用二讲流水 线实现算法的并行化，提高算
法执行效率。
解决方案
全实验室自动化流水线简介
流水线全称为全实验室自动化系统(TotaiIabOratOrYaUtOmation,T1A),实验室自动化发展到今天，整体自动化包括四大部分，分别为样本采集和传输部分、样本前处理部分、样本分析部分和样本后处理部分。
根据T1A的检测项目可分为生化免疫流水线、血球流水线、血凝流水线、分子诊断流水线、尿液流水线和微生物流水线，但是由于其他细分市场容量较小，通常狭义的流水线指生化免疫流水线。
T1A是全方位的自动化实验室系统，包括了从样本采集到输出检验报告以及样本储存等全过程的自动化，工业化技术在实验室高度自动化的极致体现。
全流程自动化流水线主要包括以下四大类模块：样本采集和传输模块主要包括采样、样本运输、分拣等模块。
样本前处理模块主要包括输入/输出、离心、脱盖、分杯等模块。
样本分析模块主要指轨道接口和对应的生化分析仪以及免疫分析仪等模块。
样本后处理主要包括加盖/膜、存储、出样、二次去盖及信息化系统等模块。
具体环节主要包括：自动生成采血管条码、自动贴码、自动样本传输、自动样本分拣、样本输入、离心、去盖、分杯、分析、加盖/膜、存储、出样、二次去盖/膜、结果审核和发送、样本复检等环节。
目前阶段，除了日常的更换试剂、更换耗材、仪器必要保养等步骤还需手工操作之外，全流程均实现自动化。
目前市场上的流水线差异主要体现在以下几个方面：1.轨道动力和轨道数量轨道是整个流水线标本运转流的核心，也是流水线的基础所在。
按照轨道动力不同可分为履带动力轨道传输、磁动力轨道传输和无动力轨道传输。
轨道数量一般可分为双轨、三轨、四轨传输。
履带动力传输是目前流水线中最常用的传输方式，大部分流水线均采用此种传输方式。
履带动力传输需要使用气动或者电机驱动的履带，带动标本在各个模块间的运转。
磁动力轨道传输指的是在轨道下方布满磁动力装置，采用磁动力进行样本传输。
无动力轨道指的是不靠轨道本身驱动样本流转,不在轨道下方布置电路板、履带和电机装置,样本传输依靠智能小车及其配套的智能控制系统。
流水线(Pipeline)介绍PPT课件
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16
写后读冒险（RAW: Read After Write）
❖ 在 i 写入之前，j 先去读。j 会错误的获取旧 值。
❖ 这对应“真数据相关”，为了确保j可以得到 正确的i值，必须保持程序的顺序。
i: DSUB R1,R2,R3 j: DADD R4,R1,R3ຫໍສະໝຸດ DSUB R4，R1，R5
IM
Reg
DM
Reg
XOR R6，R1，R7
IM
Reg
DM
AND R8，R1，R9
IM
Reg
OR R10，R1，R11
IM
Reg
AND,OR操作不会暂停，但是DSUB,XOR指
令需要等待DADD在WB阶段写回数据后才
可以执行。
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15
2.4 数据冒险的解决办法
❖ 根据指令中读写访问的顺序，可以将数据冒 险分为三类。分别是:
处理器流水线相 关技术
报告人：Hardy
.
1
流水线技术
❖1.流水线的概念 ❖2.流水线的冒险和冒险的解决办法 ❖3.多发射处理器
.
2
1.流水线的概念
❖ 流水线技术：
把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过 程由专门的功能部件来实现。将多个处理过程在时 间上错开，依次通过各功能段，这样，每个子过程 就可以与其他子过程并行进行。
.
5
采用相同的功能模块，指令顺序执行和按照流水线
技术执行，在时间上可以看出流水线指令的执行速
度提高了4倍。
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6
流水线的基本作用
流水线增大了CPU的指令吞吐量—即单位时 间执行指令的条数，但是它未减少指令各自 的执行时间。实际上流水线技术要对流水线 附加一些控制，因而了增加开销，使单条指 令执行时间略有增加。吞吐量的增大意味着 程序运行的更快，总的执行时间变短，尽管 没有一条指令的执行变快。
流水线含义
流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。
按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。
一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。
流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。
编辑本段流水线技术的由来1769年，英国人乔赛亚·韦奇伍德开办埃特鲁利亚陶瓷工厂，在场内实行精细的劳动分工，他把原来由一个人从头到尾完成的制陶流程分成几十道专门工序，分别由专人完成。
这样一来，原来意义上的“制陶工”就不复存在了，存在的只是挖泥工、运泥工、扮土工、制坯工等等制陶工匠变成了制陶工场的工人，他们必须按固定的工作节奏劳动，服从统一的劳动管理。
（根据上述资料可以明确看出韦奇伍德的这种工作方法已经完全可以定义成为“流水线”。
另一说是亨利·福特发明了流水线装配工艺，这一点显然是不准确的，因为亨利·福特出生于1863年，比韦奇伍德所生活的年代晚了九十多年，几乎一个世纪。
）编辑本段流水线定义：后道包装流水线流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。
按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。
一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。
输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。
流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。
流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。
输送线的传输方式有同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，可以实现装配和输送的要求。
输送线在企业的批量生产中不可或缺。
流水线生产线
流水线生产线流水线生产线是一种高效、规范化的制造方式，它通过将生产过程分成几个步骤，让每一个步骤都能被专人完成，并最终将这些步骤有机地组合在一起，实现整个生产过程的高速运转。
流水线生产线在工业生产中得到广泛应用，可以大大提高生产效率，降低成本，提高产品质量和稳定性。
本文将详细介绍流水线生产线的原理、特点和优势，以及应用于不同行业的案例。
一、流水线生产线的原理和特点流水线生产线的原理是将整个生产过程分解成若干个独立而连贯的生产环节，每一个环节由专人专职完成。
通过标准化操作和严格的管理程序来保证生产过程稳定、高效。
流水线生产线的主要特点包括：1. 高度标准化：生产流程中的每个步骤都需要进行标准化操作，使得每一个环节的分工更加明确，减少了人为的失误和疏漏。
2. 高度专业化：由于每个工人都专注于自己的岗位职责，使得整个生产过程变得非常精细，部件制作更加精准、规范。
3. 提高生产效率：流水线生产线能够减少因为不可避免的人为因素导致工具的停滞，只需要将工件由一个工位顺次传至下一工位，使得生产效率大大提高。
4. 降低制造成本：将整个生产流程分解成若干个环节后，每个步骤可以由不同的工人完成，降低了劳动成本，而且在每个工作岗位上，采用标准化流程和时间的规定，也能够尽一定地程度上保证在产品制造过程是减少废品的产生，降低了制造成本。
5. 提高产品质量和稳定性：通过标准化操作和专业化分工，大幅提高产品的制造标准化和稳定性。
每个操作都依据固定的流水线操作，规范化的流程和严格的操作规程，而不会受到个人操作的因素而导致产品被制成固定版本不同，达到了统一操作标准化标准要求,从而提高了产品的质量和其稳定性。
二、流水线生产线的优势1. 提高生产效率流水线生产线的分工分流很明确，每个员工都要专注于自己的工作岗位，完成自己的责任，既提高了工作效率，也减少了员工之间的“碰撞”，更适合高重复的简单操作。
而每一道工序都由不同的专职人员完成，这样也能够尽量更好的减少人为误差的发生，从而提高生产效率，快速的满足市场上的需求。
流水线的名词解释
流水线的名词解释近年来，随着工业化的快速发展，流水线的概念逐渐在各个领域中得到广泛应用。
那么，什么是流水线呢？简单地说，流水线指的是一种由连续的工作站组成的系统，每个工作站都负责完成特定的任务，产品在这些工作站中依次完成相应的加工或作业，最终产出半成品或成品。
一、流水线的起源与发展流水线这一概念最早出现在19世纪末的美国。
当时，随着工业机械化的推进，人们开始思考如何提高工厂的生产效率。
在1901年，美国雪佛龙公司的自动化生产部门主管亨利·福特首次引入了流水线，成功地实现了汽车生产线的高效运作。
福特的这一创新，不仅使得生产率大幅提升，还使得汽车价格大幅下降，从而真正实现了大众汽车的制造。
自此以后，流水线的应用在世界范围内快速普及，成为工业生产的重要手段。
二、流水线的工作原理流水线的工作原理可以概括为四个基本要素：工作站、传送带、产品和控制系统。
首先，工作站是指流水线上的单个每个工位，它们分别负责不同的工作任务。
每个工作站只需专注于自己的工作，而不需要操心下一个工作站的任务。
这样的分工合作，大大提高了工作效率。
其次，传送带是流水线的核心设备，它用于将产品从一个工作站传送到下一个工作站。
传送带通常分为直线传送带和回转传送带两种形式，根据具体的生产需求进行选择。
然后，产品是指要在流水线上加工的物品，可以是半成品也可以是成品。
产品在传送带上按照预定的顺序进行运输，每经过一个工作站，都会接受相应的加工或作业。
这个过程可以是连续的，也可以是离散的。
最后，控制系统用于协调整个流水线的运行，确保各个工作站的协同工作。
控制系统通常包括自动化设备、传感器、计算机等，能够在流水线运行过程中实时监测和控制各个环节，保持整个流水线的稳定和高效运作。
三、流水线的优势和应用流水线有许多优势，主要体现在以下几个方面：1. 提高生产效率：由于流水线上的工作站进行了有效的分工合作，工人可以专注于自己的任务，不需要进行频繁的转换和适应。
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可变流水线：AAAAAABBBBCCCCCAAAAAABBBB……. 混合流水线: AABCCAABCCAABCC…….
C 按连续程度：连续流水线和间断流水线； d 按节奏性程度：强制节拍流水线、自由节拍 流水线； e 按机械化程度：手工流水线、机械化流水线 和自动线； f 按作业内容：分装配流水线、加工流水线； g 按流水线的平面布置方式分：有如下几种
a 工作地的专业化程度高；
b 具有明显的节奏性； c 各工序的生产能力平衡或成比例；
t1 s1 t2 s2 tm sm r
d 产品按工艺路线单向移动，工艺过 程是封闭的；
e 具有高度的连续性。
⑶流水线的分类：P3表
a 按生产对象的移动方式：固定流水线和移
动流水线
123
b 按生产对象的数目：单一品种流水线和多 品种流水线
（2）每种产品在流水线所有工序上的设备负 荷系数应大致相同。
7 8 9 10 11 12
4. 3. 2. 3. 2. 3. 020736
7。0
4
5
r
9.2
9.6
5.8分 件
2
2
工序工人人数
式中：
Pi Sei g Wi
Pi —— 第i道工序的工人人数 g —— 每日工作班次
Wi —— 第i道工序每一工作地同时工作人
数（人/台.班）
Sei —— 第i工序设备数
2、单一品种流水线的设计
确定流水线的节拍
节拍：是一种重要的期量标准，是指流水线上 连续出产两个相同制品之间的时间间隔。它决定 了流水线的生产能力、生产速度和效率。
确定节拍的依据是计划期的产量和有效工作 时间。即： r Fe N F0 N
式中： r : 节拍 F0 : 计划期有效工作时间
流水线的节奏：
如果r很小，且体积重量也很小，不适于按 件传递，则可以实行批传递。顺序出产相邻 两批同样制品之间的时间间隔就称为节奏。
即： 其中 :
rg r n rg ——节奏 n —— 批量
设备数量
各工序设备数量 其中：
—第 i 道工序所S需i 设备数。 —第 i 道工序单ti件时间定额
流水线的平面布置
abc
d
e
f
3、流水线的优点和缺点
⑴流水线的优点：
1）具有较高的经济效益； 2）缩短生产周期，加速资金流动周转； 3）减少在制品量，降低了生产成本； 4）保证和提高了加工质量； 5）便于生产管理。
⑵ 流水线的缺点
1）易使工人产生单调感和厌倦情绪； 2）缺乏柔性，对品种变更的适应能力较 差； 3）流水线对环境条件的变化反映敏感； 4）组织流水线一次性投资较大。
贯彻所谓的“单一产品原则”。 ⑵、创造了流水线的生产方法，建立了传送带式的 流水生产线。
2、流水线生产的特征和形式
⑴定义：流水线是指劳动对象按照一 定的工艺路线顺序通过各个工作地，并按 照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业 的连续的重复的生产过程。
(将对象专业化和平行移动方式结合起来)
⑵流水线具有以下特征：
: 设备开动率
N : 计划期制品产量（包括废品）
例：
• 某流水线设计日产量为1000件，每日制度工作 时间为8小时，其中上午和下午各用20分钟检 修设备，废品率为5%，试计算流水线的节拍。
• 解：
r F0 8 60 2 20 分 件 N 1000 (1 0.05)
= 0.418分/件
生产流水线简介
• 主讲：廖巍
生产流水线简介
一、 流水生产的形式和特点 二、 流水线的组织设计 三、 流水线的有关概念 四、 装配线平衡
一、流水生产的形式和特点
ห้องสมุดไป่ตู้1、流水生产的发展过程
现代流水生产起源于1914年—1920年的福特制。 福特制的主要内容：
⑴、在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本。 因而实施产品、零件的标准化，设备和工具的专用化以及 工厂的专业化。
确定流水线节拍的性质
依据：
• 工序同期化程度和加工对象的重量、体积、工艺 性等特征。
• 当同期化程度高、重、大、工艺性好，且要求严 格按节拍出产产品时，选强制节拍。
• 否则选自由节拍。 • 不同性质的节拍决定着选择不同形式的流水线运
输装置。
设计运输工具
流水线上采取何种运输方式主要取决于加工 对象的重量和外形尺寸、流水线的类型和实现 节拍的方法。 • 强制节拍流水线上一般采用连续式工作传 送带、间歇式工作传送带、分配传送带 • 自由节拍流水线上一般采用连续式运输带 或滚道、平板运输车等运输装置； • 粗略节拍流水线上一般采用滚道、重力滑 道、手推车、叉车等运输工具。
二、流水线的组织设计
1、流水线的技术设计和组织设计
• 技术设计：
被称为流水线的“硬件”设计。包括：工 艺路线、工艺规程的制定，专用设备的设计， 设备改装设计，专用卡具的设计，运输装置的 设计等等。
组织设计：
被称为流水线的“软件”设计。包括：节 拍和生产速度的确定，设备需要量和负荷设计， 工序同期化设计，工人配备，流水线平面布置等 等。
工序同期化后，应根据新的工序时间定额 计算设备（工作地）需要量和设备负荷系数。
下表是工序同期化的一个例子。
工序同期化示例
原工序 号
工步号
工步时 间(分)
新工序 号
新工序 时间
新工作 地
1 12
2. 3. 12
1
5.3
1
2 34
1. 3. 74
2
5.1
1
3 56
1. 3. 99
3
5.8
1
4
56
7
流水线 节拍
链条输送机——悬吊输送机（连续式工作传送带）
带式输送机(Belt Conveyor)
链条输送机——拖索输送机
输送机——螺旋输送机
链条输送机——辊式输送机（滚道）
链条输送机——轮式输送机（滚道）
输送机——气压输送机
3、多品种可变流水线的组织设计
a 多品种可变流水线的特征：
（1）成批轮番生产多种产品，更换产品时， 需调整，但调整不大。
Si ti r
工序同期化
组织流水线的重要环节
工序同期化：
是指通过各种可能的技术、组织措施来调 整各工作地的单件作业时间，使它们等于 流水线的节拍或者与流水线节拍成倍比关 系。
进行工序同期化的措施有：
（1）提高设备的生产效率； （2）改进工艺装备； （3）改进工作地布置和操作方法，减少辅助作
业时间； （4）提高操作工人的熟练程度； （5）详细地进行工序的合并和分解：