工学
单选题某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的缓存时间）分别为90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是（）。A 90nsB 80nsC 70nsD 60ns
题目
90ns
80ns
70ns
60ns
参考答案和解析
相似问题和答案
第1题：
某指令流水线由5段组成，各段所需要的时间如图3-1所示。连续输入10条指令时的吞吐率为(5)。
A．0.1428Δt
B．0.2041Δt
C．0.2857/Δt
D．0.3333/Δt
解析：从图3-1中可看出，该流水线各段所经历的时间不一样，因此，该指令流水线吞吐率的计算公式为
，式中m为流水线的段数；n为输入的指令数；Δti为第i段所需时间；Δtj为该段流水线中瓶颈段的时间。将题中已知条件代入上式，则吞吐率TP的计算结果如下所示。
第2题：
在下列不同结构的处理机上执行6x6的矩阵乘法C：A×B，计算所需要的最短时间。只计算乘法指令和加法指令的执行时间，不计算取操作数、数据传送和程序控制等指令的执行时间。加法部件和乘法部件的延迟时间都是3个时钟周期，另外，加法指令和乘法指令还要经过“取指令”和“指令译码”的时钟周期，每个时钟周期为20ns，C的初始值为“0”。各操作部件的输出端有直接数据通路连接到有关操作部件的输入端，在操作部件的输出端设置有足够容量的缓冲寄存器。如果处理机内只有一个通用操作部件，采用顺序方式执行指令，那么所需要的时间为(5)。如果单流水线标量处理机，有一条两个功能的静态流水线，流水线每个功能段的延迟时间均为一个时钟周期，加法操作和乘法操作各经过3个功能段，那么所需要的时间为(6)。
A．105.6ms
B．52.8ms
C．39.6ms
D．72.8ms
第3题：
●在下列不同结构的处理机上执行6×6的矩阵乘法C=A×B，计算所需要的最短时间。只计算乘法指令和加法指令的执行时间，不计算取操作数、数据传送和程序控制等指令的执行时间。加法部件和乘法部件的延迟时间都是3个时钟周期，另外，加法指令和乘法指令还要经过"取指令"和"指令译码"的时钟周期，每个时钟周期为20ns，C的初始值为"0"。各操作部件的输出端有直接数据通路连接到有关操作部件的输入端，在操作部件的输出端设置有足够容量的缓冲寄存器。如果处理机内只有一个通用操作部件，采用顺序方式执行指令，那么所需要的时间为 (5) 。如果单流水线标量处理机，有一条两个功能的静态流水线，流水线每个功能段的延迟时间均为一个时钟周期，加法操作和乘法操作各经过3个功能段，那么所需要的时间为 (6) 。
(5) A．105.6ms
B．52.8ms
C．39.6ms
D．72.8ms
(6) A．6480ns
B．3240ns
C．4020ns
D．8040ns
【解析】要完成上面的矩阵乘法，需要完成的各种操作的数量：
需要完成的乘法次数为6×6×6=216次。
需要完成的加法次数为6×6×5=180次。
下面分析处理机的结构会给性能带来什么样的影响。
1.顺序执行时，每个乘法和加法指令都需要5个时钟周期(取指令、指令分析、指令执行)，所以所需要的时间为：
T=(216+180)×5×20ns=39600ns=39.6ms
2.单流水线标量处理机，采用两功能静态流水线时，因为有足够的缓冲寄存器，所以可以首先把所有的乘法计算完，并通过调度使加法流水线不出现停顿，所以所需要的时间为：
T=T第一条指令进入流水线+T乘法+T加法=[2+(3+216-1)+3(3+180-1)]×20ns=8040ns
第4题：
某指令流水线由4段组成，各段所需要的时间如下图所示。连续输入8条指令时 的吞吐率（单位时间内流水线所完成的任务数或输出的结果数）为 （4）
A.8/56Δt
B.8/32Δt
C.8/28Δt
D.8/24Δt
线水线周期为执行时间最长的一段，所以本题流水线的周期为3Δt流水线的计算公式为：单条指令所需时间+（n-1）*（流水线周期）；本题为8条指令即n=8；因此执行完8条指令所需的时间为（1+2+3+1）Δt+（8-1）*3Δt=28Δt流水线的吞吐率（ThoughPutrate，TP）是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。计算流水线吞吐率的最基本的公式为：所以本题的正确答案为：8/28Δt
第5题：
● 某指令流水线由 5段组成，第 1、3、5段所需时间为?t，第2、4段所需时间分别为3?t、2?t，如下图所示，那么连续输入n条指令时的吞吐率（单位时间内执行的指令个数）TP 为 （6） 。
第6题：
某计算机执行一条指令的过程分为取指令、分析指令和执行指令3段操作，每一段操作占用的时间分别是△t、2△t、3△t。若采用常规的顺序串行执行方式，连续执行n条指令所需时间是(7)；若采用流水线方式，3段操作重叠执行时，连续执行n条指令所需时间是(8)。
A．9n△t
B．3n△t
C．6n△t
D．3(n-1)△t
第7题：
某指令流水线由5段组成，各段所需要的时间如图1-1所示。
连续输入10条指令时的吞吐率为(11)。
A．10/70△t
B．10/49△t
C．10/35△t
D．10/30△t
解析：有关流水线连续执行指令所需时间的分析，请参考第2题。执行完10条指令所需时间＝(1+3+1+2+1)+(10-1)×3＝35t。连续输入10条指令时的吞吐率＝10/35t。
第8题：
某指令流水线由5段组成，各段所需要的时间如下图所示。
连续输入10条指令时的吞吐率为(6)。
A．10/70Δt
B．10/49Δt
C．10/35Δt
D．10/30Δt
解析：见公共试题Ⅱ(6)。
第9题：
某指令流水线南5段组成，第l、3、5段所需时间为△t，第2、4段所需时间分别为3△t、2△t，如下图所示，那么连续输入n条指令时的吞吐率(单位时间内执行的指令个数)TP为( )。
A．n/[5*(3+2)△t]
B．n/[(3+3+2)△t+3(n-1)△t]
C．n/[(3+2)△t+(n-3)△t]
D．n/[(3+2)△t+5*3△t]
解析：TP=指令总数÷执行这些指令所需要的总时间。执行这些指令所需要的总时间=(t+3t+t+2t+t)+3(n-1)t。
第10题：
某指令流水线由 5段组成，第 1、3、5段所需时间为?t，第2、4段所需时间分别为3?t、2?t，如下图所示，那么连续输入n条指令时的吞吐率（单位时间内执行的指令个数）TP 为 （5）。
A.A
B.B
C.C
D.D
本题考查计算机系统流水线和接口方面的基础知识。吞吐率和建立时间是使用流水线技术的两个重要指标。吞吐率是指单位时间里流水线处理机流出的结果数。对指令而言，就是单位时间里执行的指令数。流水线开始工作时，需经过一定时间才能达到最大吞吐率，这就是建立时间。若m个子过程所用时间一样，均为t0，则建立时间T0=mt0。本题目中，连续输入n条指令时，第1条指令需要的时间为(1+3+1+2+1)t，之后，每隔3t便完成1条指令，即流水线一旦建立好，其吞吐量为最长子过程所需的时间的倒数。综合n条指令的时间(1+3+1+2+1)t+(n-1)×3t，因此吞吐率为B