系統(tǒng)結(jié)構(gòu)習(xí)題文檔

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)習(xí)題 文檔題5.3 有一個(gè)浮點(diǎn)乘流水線如圖5(a)所示，其乘積可直接返回輸入端或暫存于相應(yīng)緩沖寄存器中,畫出實(shí)現(xiàn)b*c*的時(shí)空圖以及精入端的變化，并求出該流水線的吞吐率和效率；當(dāng)流水線改為圖55(b）形式實(shí)現(xiàn)同一計(jì)算時(shí),求該流水線的效率及吞吐率。 解答 按圖5.5（a)組織.實(shí)現(xiàn)a*c，d的時(shí)空關(guān)系如圖6所示。吞吐率 效率 流水按圖.5（b)組織時(shí)，實(shí)現(xiàn)a*c*d的時(shí)空關(guān)系如圖所示。吞吐率 效率 題5.5 為提高流水線的效率可用哪兩種主要途徑來克服速度瓶頸？現(xiàn)有3段流水線各段經(jīng)過的時(shí)間依次為、t、。 （1）分別計(jì)算在連續(xù)輸入條指令時(shí)和3條指令時(shí)的吞吐率和效率。 ()按兩種逾徑之一改進(jìn)，

2、畫出你的流水線結(jié)構(gòu)示意圖.同時(shí)計(jì)算連續(xù)輸入3條指令和條指令時(shí)的吞吐率和效率。 ()通過對(1)、（2)兩小題的計(jì)算比較可得出什么結(jié)論? 解答 提高流水線效率,消除速度瓶頸主要有將瓶頸段再細(xì)分以及重復(fù)設(shè)置多個(gè)頸段并聯(lián)工作,給其輪流分配任務(wù)的兩種途徑。 (1)在3段流水線，各段經(jīng)過時(shí)間依次為、3t、的情況下，連續(xù)流入條指令時(shí)，將n3,m=3,=t，=3t， =t, =3t代入,可得吞吐率，和效率為 而連續(xù)流入30條指令時(shí)，只需將上式之n改為30，其它參數(shù)不變,得 (2)若采取將2段細(xì)分成3個(gè)子段,每個(gè)子段均為t,構(gòu)成的流水線結(jié)構(gòu)如圖5.92所示。 連續(xù)流入條指令時(shí),將n3，m=5，=代入,得 連續(xù)流入30條指令時(shí),將n=0代入，其它參數(shù)不變，有 若采取將3個(gè)2段并聯(lián)構(gòu)成的流水線，其構(gòu)成如圖510所示。連續(xù)流入3條指令及流入30條指令時(shí)的吞吐率,和效率所計(jì)算的結(jié)果分別與子過程細(xì)分的相同。()將（1）題的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較可以看出，只有當(dāng)連續(xù)流入流水線的聯(lián)指令越多時(shí)，流水線的實(shí)際吞吐率和效率才會提高。 將（）、(2）題的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,同樣可以看出,無論采用瓶頸子過程再細(xì)分,還是將多個(gè)瓶頸子過程并聯(lián)來消除流水線瓶頸，都只有在連續(xù)流入流水線的指令數(shù)越多時(shí)才能使實(shí)際吞吐率和效率得到顯著的提高。若連