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指令流水线右取指（IF） 、译码（ID）、执行 （EX） 、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB）五个过程段，共有20条指令连续输入此流水线。  （1）画出流水处理的时空图，假设时钟周期为100ns。  （2）求流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数）。

题目
指令流水线右取指（IF） 、译码（ID）、执行 （EX） 、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB）五个过程段，共有20条指令连续输入此流水线。  （1）画出流水处理的时空图，假设时钟周期为100ns。  （2）求流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数）。
参考答案和解析

略
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相似问题和答案

第1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） 。


正确答案：B

第2题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令,设每条指令的执行由取指令( 2△t)、分析指令( 1△t)、取操作数(3△t)、运算(1△t).写回结果 (2△t)组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为(请作答此空) ;若连续向流水线拉入10条指令，则该流水线的加速比为( ) 。


答案：B
解析：

第3题：

●设某流水线计算机主存的读／写时间为100ns，有一个指令和数据合一的Cache，已知该Cache的读/写时间为10ns，取指令的命中率为98％，取数的命中率为95％。在执行某类程序时，约有1／5指令需要存／取一个操作数。假设指令流水线在任何时候都不阻塞，则设置Cache后，每条指令的平均访存时间约为 (14) 。

(14) A．12ns

B．15 ns

C．18 ns

D．120ns


正确答案：B
【解析】该问题可以直接计算，有98％的取指令操作只需10ns，只有2％的取指令操作需要100ns。取指令操作数时95％只需10ns，只有5％的存／取操作数需要100ns，并且只有20％的指令需要存／取一个操作数。为此，列出设置Cache后，每条指令的平均访存时间的计算公式如下：100×0.02+10×0.98+0.2×0.05×100+0.2×0.95×10=14.7ns。

第4题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(4△t)、分析指令( 2△t)、取操作数(6△t)、运算(2△t)， 写回结果(4△t)组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为(请作答此空) ;若连续向流水线拉入10条指令,则该流水线的加速比为( )。


答案：B
解析：
最大吞吐率Tpmax =1/max (Tr，. Ti，.. Tm)，而其中, m是流水线的段数,是特定过程段执行时间。加速比(S)定义:不使用
流水线所用的时间与使用流水线所用的时间比即为加速比。通常加速比大于1。( 1 )使用流水线的时间T= ( 10-1) *6△t+(4+2+6+2+4) △t=72△t,指令条数=10。( 2 )不使用流水线的时间t0= ( 4+2+6+2+4) △t*10=180△t。加速比=90△t/36△t=5/2最大的时间段是3△t,因此最大吞吐率=1/3△t.

第5题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令( 2△t)、分析指令( 10t)、取操作数(3△t)、运算(1Ot)， 写回结果(20t)组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为( ) ; 若连续向流水线拉入10条指令，则该流水线的加速比为(请作答此空)。

A.1:10
B.2:1
C.5:2
D.3:1

答案：C
解析：
最大吞吐率:单位时间内流水线完成的任务数量。最大吞吐率Tpmax= =1/max (..j..m , 而其中, m是流水线的段数,是特定过
程段执行时间。如果,-条流水线的段数越多 ,过程执行时间越长,那么,这条流水线的理论吞吐率就越小。加速比(S)定义:不使用流水
线所用的时间与使用流水线所用的时间比即为加速比。通常加速比大于1就可以了。T= (10-1) *3△t+ (2+1+3+1+2) st=36△t,指
令条数=10.不使用流水线的时间t0= ( 2+1+3+1+2) 4t*10=90△t。加速比=90△t/36△t= 5/2实际吞吐率=10/36△t,这里有个坑,
就是要求的是最大吞吐率。在最大的时间段是3△t。因此是1/3△t

第6题：

假设用一条4级流水线结构来完成一条指令的取指、指令译码和取数、运算以及送回结果4个基本操作，各段执行时间分别是10ns、30ns、20ns、40ns，若用该流水线完成100条连续指令，则该流水线的吞吐率为(1)、加速比为(2)、效率为(3)。

A．2.53×107/s

B．2.46×107/s

C．2.64×107/s

D．2.94×107/s


正确答案：B

第7题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(4△t)、分析指令( 2△t)、取操作数(6△t)、运算(2△t) , 写回结果(4△t)组成,并分别用5个子部件完成,该流水线的最大吞吐率为( ) ;若连续向流水线拉入10条指令，则该流水线的加速比为(请作答此空)。

A. 1:10
B. 2:1
C.5:2
D. 3:1

答案：C
解析：
最大吞吐率Tpmax =1/max (T1，... Ti，.. Tm)，而其中, m是流水线的段数,是特定过程段执行时间。加速比(S)定义:不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间比即为加速比。通常加速比大于1。(1) 使用流水线的时间T= (10-1) *6△t+(4+2+6+2+4) △t=72△t,指令条数=10。( 2 )不使用流水线的时间t0= ( 4+2+6+2+4) △t*10=180△t。加速比=90△t/36△t=5/2最大的时间段是3△t.因此最大吞吐率=1/3△t。

第8题：

下面是有关微处理器指令流水线的叙述，其中错误的是

A．指令流水线中的功能部件(如取指部件、译码部件等)同时执行各自的任务

B．指令流水线在理想情况下，每个时钟都有一条指令执行完毕

C．Pentium处理器中的所谓“超级流水线”就是指级数很多而每级功能又比较简单的流水线

D．Pentium4微处理器中含有三条功能相同的整数运算流水线


正确答案：D
解析：用流水线技术的CPU使用指令重叠的办法，即在一条指令还没有处理完时，就开始处理下一条指令。典型的流水线将每一条机器指令分成取指、译码、取操作数、执行、回写5步。在理想条件下，平均每个时钟周期可以完成一条指令。而所谓“超级流水线处理”是将机器指令划分为更多级的操作，以减轻每一级的复杂程度。在流水线的每一步中，如果需要执行的逻辑操作少一些，则每一步就可以在较短的时间内完成。

第9题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(3△t)、分析指令(1△t)、取操作数(5△t)、运算(1△t)， 写回结果(2△t)组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为( )。


答案：B
解析：
吞吐率：单位时间内流水线完成的任务数量。
最大吞吐率 =1/max（

），而其中，m是流水线的段数， 是特定过程段执行时间。

第10题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(2 Δt )、分析指令(1Δt )、取操作数(3Δt )、运算(1Δt )和写回结果(2Δt ) 组成， 并分别用5 个子部件完成，该流水线的执行周期为（请作答此空） ；若连续向流水线输入10条指令，该流水线完成的时间为（ ）。

A.3Δt
B.1Δt
C.2Δt
D.7Δt

答案：A
解析：
流水线的执行周期为流水线执行时间最长的一段。10条指令使用流水线的执行时间=（2Δt+1Δt+3Δt+1Δt+2Δt）+（10-1）*3Δt=36Δt。

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