系統結構習題,文檔

1、本文格式為word版，下載可任意編輯系統結構習題,文檔 題 53 有一個浮點乘流水線如圖 55(a)所示，其乘積可直接返回輸入端或暫存于相應緩沖寄存器中，畫出實現 a*b*c*d 的時空圖以及精入端的變化，并求出該流水線的吞吐率和效率；當流水線改為圖 55(b)形式實現同一計算時，求該流水線的效率及吞吐率。 解答 按圖 55(a)組織實現 a*b*c，d 的時空關系如圖 56 所示。 吞吐率 313ptt=d 效率 3 5 53 1 3 1 3tth d= = d 流水按圖 5.5（b）組織時，實現 a*b*c*d 的時空關系如圖 5.7 所示。 吞吐率 311ptt=d 效率 3 5 53

2、1 1 1 1tth d= = d 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？現有 3 段流水線各段經過的時間依次為 t、3t、t。 (1)分別計算在連續(xù)輸入 3 條指令時和 30 條指令時的吞吐率和效率。 (2)按兩種逾徑之一改進，畫出你的流水線結構示意圖同時計算連續(xù)輸入 3條指令和 30 條指令時的吞吐率和效率。 (3)通過對(1)、(2)兩小題的計算比較可得出什么結論? 解答 提高流水線效率，消退速度瓶頸主要有將瓶頸段再細分以及重復設置多個頸段并聯工作，給其輪番安排任務的兩種途徑。 (1)在 3 段流水線，各段經過時間依次為 t、3t、t 的狀況下，連續(xù)流入 3條指

3、令 時，將 n=3，m3， 1t t ，2t 3 t ， 3t = t, jt = 3 t 代入，可得吞吐率pt ，和效率 h 為 13 35 2 3 11( 1)pmi jintt t tt n t= = =d + d dd + - d 113 5 53 11 11( 1)miimi jin tttm t n th= d d= = = d d + - d 而連續(xù)流入 30 條指令時，只需將上式之 n 改為 30，其它參數不變，得 313 0 3 0 1 55 2 9 3 4 6( 3 0 1)pi jitt t tt t= = =d + d dd + - d 3 0 5 2 53 9 2 4

4、 6tth d= = d (2)若實行將 2 段細分成 3 個子段，每個子段均為 t ，構成的流水線結構如圖 592 所示。 連續(xù)流入 3 條指令時，將 n3，m5， it jt t 代入，得 513 3 35 2 7( 3 1)pi iitt t tt t= = =d + d dd + - d 5133 5 155 7 5 7 17iittt t th= d d= = = d d d 連續(xù)流入 30 條指令時，將 n=30 代入，其它參數不變，有 513 0 3 0 1 55 2 9 1 7( 3 0 1)pi iitt t tt t= = =d + d dd + - d 3 0 5 1 55 3 4 1 7tth d= = d 若實行將 3 個 2 段并聯構成的流水線，其構成如圖 510 所示。 連續(xù)流入 3 條指令及流入 30 條指令時的吞吐率pt ，和效率 h 所計算的結果分別與子過程細分的相同。 （3）將（1）題的計算結果進行比較可以看出，只有當連續(xù)流入流水線的聯指令越多時，流水線的實際吞吐率和效率才會提高。 將(1)、(2)題的計算結果進行比較，同樣可以看出，無論采納瓶頸子過程再細分，還是將多個瓶頸子過程并聯來消退流水線瓶頸，都只有在連續(xù)流入流水線的指令數越多時才能使實際吞吐