问答题在下列不同类型的处理机上做向量运算：D=（A+B）*C，向量长度均为8，每个周期的时间为10ns。分别计算所需的最短时间，写出简要计算过程。 1）.SISD单处理机，有一个通用运算部件，每3个周期做完一次加法，或每4个周期做完一次乘法。 2）.流水线处理机，有一条两功能静态流水线，加法经过其中的3段，乘法经过其中的4段，每段的延迟时间均为一个周期。 3）.向量处理机，有独立的加法器和乘法器，加法器采用3段流水线，乘法器采用4段流水线，每段的延迟时间均为一个周期，采用向量链接方式工作。

题目

问答题

在下列不同类型的处理机上做向量运算：D=（A+B）*C，向量长度均为8，每个周期的时间为10ns。分别计算所需的最短时间，写出简要计算过程。 1）.SISD单处理机，有一个通用运算部件，每3个周期做完一次加法，或每4个周期做完一次乘法。 2）.流水线处理机，有一条两功能静态流水线，加法经过其中的3段，乘法经过其中的4段，每段的延迟时间均为一个周期。 3）.向量处理机，有独立的加法器和乘法器，加法器采用3段流水线，乘法器采用4段流水线，每段的延迟时间均为一个周期，采用向量链接方式工作。

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相似问题和答案

第1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

正确答案：C,D
【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)×5×20_ns=39600_ns=39.6_ms
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=8040_ns

第2题：

试题（2）

现有四级指令流水线，分别完成取指、取数、运算、传送结果4步操作。若完成上述操作的时间依次为9ns、10ns、6ns、8ns，则流水线的操作周期应设计为（2） ns。

（2）

A．6

B．8

C．9

D．10

正确答案：D

试题（2）分析
本题考查计算机流水线基本工作原理。流水线的基本原理是把一个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他子过程同时进行。流水线各段执行时间最长的那段为整个流水线的瓶颈，一般的，将其执行时间称为流水线的周期。
参考答案
（2）D

第3题：

下列关于标量流水机的说明不正确的是()

A.可对标量数据进行流水处理

B.不能对向量数据进行运算

C.没有向量数据表示

D.可以对向量、数组进行运算

参考答案：D

第4题：

患者男性，56岁，常规检查心电图后，还做了心电向量图检查。心电向量图与心电图的关系是A、空间心电向量投影在平面上形成心电图

B、空间心电向量第1次投影在平面上形成心电图，第2次投影在直线上形成心电向量图

C、空间心电向量第2次投影在直线上形成心电图

D、空间心电向量第1次投影在平面上形成平面心电向量图，平面心电向量图第2次投影在导联轴上形成心电图

E、心电向量图和心电图均是记录随时间而变化的电压曲线

关于心电向量图的表述，不正确的是A、分析额面、侧面和水平面心电向量图可对空间向量环进行描述

B、临床上通常描记的心电向量图是一个平面向量图

C、心电向量图描记的是一个环形图

D、其纵坐标反映的是向量在该坐标上的强弱

E、其横坐标反映的是时间

关于心电图产生原理的表述，不正确的是A、心电图是额面和横面心电向量环投影在导联轴上而形成

B、心电图记录的是两个电极之间电位差随时间变化的曲线

C、常规12导联心电图主要反映额面心电向量的变化

D、心电图纵坐标反映向量的强弱变化

E、心电图横坐标反映的是时间变化

参考答案：问题 1 答案：D

问题 2 答案：E

问题 3 答案：C

第5题：

向量处理机的基本思想是把两个向量的对应分量并行运算,产生一个结果向量。()

此题为判断题(对，错)。

参考答案：正确

第6题：

现有四级指令流水线，分别完成取指、取数、运算、传送结果4步操作。若完成上述操作的时间依次为9ns、10ns、6ns、8ns，则流水线的操作周期应设计为(2)ns。

A．6

B．8

C．9

D．10

正确答案：D
解析：本题考查计算机流水线基本工作原理。流水线的基本原理是把一个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他子过程同时进行。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。

第7题：

当执行一组指令时,向量操作的执行时间与()因素有关。

A.向量长度

B.向量操作之间是否存在流水功能部件的冲突

C.数据的相关性

D.以上都是

正确答案：D

第8题：

数组与向量的区别是()。

A、数组的长度固定

B、数组元素的数据类型相同，可以是普通数据类型

C、向量长度可变

D、向量的元素类型可不同，只能是对象的引用

参考答案：A,B,C,D

第9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

正确答案：C

第10题：

现有四级指令流水线，分别完成取指、取数、运算、传送结果4步操作。若完成上述操作的时间依次为9ns、10ns、6ns、8ns。则流水线的操作周期应设计为()。

A.6ns
B.8ns
C.9ns
D.10ns

答案：D

解析：

如果流水线每步操作时间不一样，应选最慢的一步的操作时间作为操作周期。

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