2020年計算機體系結(jié)構(gòu)課后習題原版答案

完整版計算機體系

結(jié)構(gòu)課后習題原版

答案張晨曦著

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第1章計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念...........錯誤味定義書簽。

第2章指令集結(jié)構(gòu)的分類....................錯誤味定義書簽。

第3章流水線技術(shù)..........................錯誤!未定義書簽。

第4章指令級并行..........................錯誤!未定義書簽。

第5章存儲層次............................錯誤!未定義書簽。

第6章輸入輸出系統(tǒng)........................錯誤!未定義書簽。

第7章互連網(wǎng)絡(luò)........................................41

第獐多處理機........................................45

第9章機群............................................45

第1章計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念

1」解釋下列術(shù)語

層次機構(gòu)：按照計算機語言從低級到高級的次序，把計算機系統(tǒng)

按功能劃分成多級層次結(jié)構(gòu)，每一層以一種不同的語言為特征。

這些層次依次為：微程序機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級，匯編語

言機器級，高級語言機器級，應(yīng)用語言機器級等。

虛擬機：用軟件實現(xiàn)的機器。

翻譯：先用轉(zhuǎn)換程序把高一級機器上的程序轉(zhuǎn)換為低一級機器上

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等效的程序，然后再在這低一級機器上運行，實現(xiàn)程序的功能。

解釋：對于高一級機器上的程序中的每一條語句或指令，都是轉(zhuǎn)

去執(zhí)行低一級機器上的一段等效程序。執(zhí)行完后，再去高一級機

器取下一條語句或指令，再進行解釋執(zhí)行，如此重復，直到解釋

執(zhí)行完整個程序。

計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)機器程序員所看到的計算機屬性，即概念

性結(jié)構(gòu)與功能特性。

在計算機技術(shù)中，把這種原來存在的事物或?qū)傩裕珡哪撤N角度

看又仿佛不存在的概念稱為透明性。

計算機組成：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包含物理機器級中的

數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等。

計算機實現(xiàn)：計算機組成的物理實現(xiàn)，包括處理機、主存等部件

的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度，模塊、插件、底板的劃分與

連接，信號傳輸，電源、冷卻及整機裝配技術(shù)等。

系統(tǒng)加速比：對系統(tǒng)中某部分進行改進時，改進后系統(tǒng)性能提高

的倍數(shù)。

Amdahl定律：當對一個系統(tǒng)中的某個部件進行改進后，所能獲得

的整個系統(tǒng)性能的提高，受限于該部件的執(zhí)行時間占總執(zhí)行時間

的百分比。

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程序的局部性原理：程序執(zhí)行時所訪問的存儲器地址不是隨機分

布的，而是相對地簇聚。包括時間局部性和空間局部性。

CPI：每條指令執(zhí)行的平均時鐘周期數(shù)。

測試程序套件：由各種不同的真實應(yīng)用程序構(gòu)成的一組測試程

序，用來測試計算機在各個方面的處理性能。

存儲程序計算機：馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計算機。其基本點是指令驅(qū)動。

程序預先存放在計算機存儲器中，機器一旦啟動，就能按照程序

指定的邏輯順序執(zhí)行這些程序，自動完成由程序所描述的處理工

作。

系列機：由同一廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、但具有不同組成

和實現(xiàn)的一系列不同型號的計算機。

軟件兼容：一個軟件能夠不經(jīng)修改或者只需少量修改就能夠由一

臺計算機移植到另一臺計算機上運行。差別只是執(zhí)行時間的不

同。

向上（下）兼容：按某檔計算機編制的程序，不加修改就能運行

于比它高（低）檔的計算機。

向后（前）兼容：按某個時期投入市場的某種型號計算機編制的

程序，不加修改地就能運行于在它之后（前）投入市場的計算

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機。

兼容機：由不同公司廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機。

模擬：用軟件的方法在一臺現(xiàn)有的計算機（稱為宿主機）上實現(xiàn)

另一臺計算機（稱為虛擬機）的指令系統(tǒng)。

仿真：用一臺現(xiàn)有計算機（稱為宿主機）上的微程序去解釋實現(xiàn)

另一臺計算機（稱為目標機）的指令系統(tǒng)。

并行性：計算機系統(tǒng)在同一時刻或者同一時間間隔內(nèi)進行多種運

算或操作。只要在時間上相互重疊，就存在并行性。它包括同時

性與并發(fā)性兩種含義。

時間重疊：在并行性概念中引入時間因素，讓多個處理過程在時

間上相互錯開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個部分，以

加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。

資源重復：在并行性概念中引入空間因素，以數(shù)量取勝。經(jīng)過重

復設(shè)置硬件資源，大幅度地提高計算機系統(tǒng)的性能。

資源共享：這是一種軟件方法，它使多個任務(wù)按一定時間順序輪

流使用同一套硬件設(shè)備。

耦合度：反映多機系統(tǒng)中各計算機之間物理連接的緊密程度和交

互作用能力的強弱。

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緊密耦合系統(tǒng)：又稱直接耦合系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，計算機之間

的物理連接的頻帶較高，一般是經(jīng)過總線或高速開關(guān)互連，能夠

共享主存。

松散耦合系統(tǒng)：又稱間接耦合系統(tǒng)，一般是經(jīng)過通道或通信線路

實現(xiàn)計算機之間的互連，能夠共享外存設(shè)備（磁盤、磁帶等）。

計算機之間的相互作用是在文件或數(shù)據(jù)集一級上進行。

異構(gòu)型多處理機系統(tǒng)：由多個不同類型、至少擔負不同功能的處

理機組成，它們按照作業(yè)要求的順序，利用時間重疊原理，依次

對它們的多個任務(wù)進行加工，各自完成規(guī)定的功能動作。

同構(gòu)型多處理機系統(tǒng)：由多個同類型或至少擔負同等功能的處理

機組成，它們同時處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個任務(wù)。

1.2試用實例說明計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成與計算機實現(xiàn)

之間的相互關(guān)系。

答：如在設(shè)計主存系統(tǒng)時，確定主存容量、編址方式、尋址

范圍等屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。確定主存周期、邏輯上是否采用并

行主存、邏輯設(shè)計等屬于計算機組成。選擇存儲芯片類型、微組

裝技術(shù)、線路設(shè)計等屬于計算機實現(xiàn)。

計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)是計算

機組成的物理實現(xiàn)。一種體系結(jié)構(gòu)能夠有多種組成。一種組成能

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夠有多種實現(xiàn)。

1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的Flynn分類法是按什么來分類的？共分

為哪幾類？

答：Flynn分類法是按照指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性進行分類。

把計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為：

（1）單指令流單數(shù)據(jù)流SISD

（2）單指令流多數(shù)據(jù)流SIMD

（3）多指令流單數(shù)據(jù)流MISD

（4）多指令流多數(shù)據(jù)流MIMD

1.4計算機系統(tǒng)設(shè)計中經(jīng)常使用的4個定量原理是什么？并說

出它們的含義。

答：（1）以經(jīng)常性事件為重點。在計算機系統(tǒng)的設(shè)計中，對

經(jīng)常發(fā)生的情況，賦予它優(yōu)先的處理權(quán)和資源使用權(quán)，以得到更

多的總體上的改進。（2）Amdahl定律。加快某部件執(zhí)行速度所

獲得的系統(tǒng)性能加速比，受限于該部件在系統(tǒng)中所占的重要性。

（3）CPU性能公式。執(zhí)行一個程序所需的CPU時間=ICXCPI

X時鐘周期時間。（4）程序的局部性原理。程序在執(zhí)行時所訪問

地址的分布不是隨機的，而是相對地簇聚。

1.5分別從執(zhí)行程序的角度和處理數(shù)據(jù)的角度來看，計算機系

統(tǒng)中并行性等級從低到高可分為哪幾級？

答：從處理數(shù)據(jù)的角度來看，并行性等級從低到高可分為：

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(1)字串位串：每次只對一個字的一位進行處理。這是最基

本的串行處理方式，不存在并行性；

(2)字串位并：同時對一個字的全部位進行處理，不同字之

間是串行的。已開始出現(xiàn)并行性；

(3)字并位串：同時對許多字的同一位(稱為位片)進行處

理。這種方式具有較高的并行性；

(4)全并行：同時對許多字的全部位或部分位進行處理。這

是最高一級的并行。

從執(zhí)行程序的角度來看，并行性等級從低到高可分為：

(1)指令內(nèi)部并行：單條指令中各微操作之間的并行；

(2)指令級并行：并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令；

(3)線程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的線程，一般是

以一個進程內(nèi)派生的多個線程為調(diào)度單位；

(4)任務(wù)級或過程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的過程

或任務(wù)(程序段)，以子程序或進程為調(diào)度單元；

(5)作業(yè)或程序級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的作業(yè)或

程序。

1.6某臺主頻為4()()MHz的計算機執(zhí)行標準測試程序，程序中

指令類型、執(zhí)行數(shù)量和平均時鐘周期數(shù)如下：

指令類型指令執(zhí)行數(shù)量平均時鐘周期數(shù)

整數(shù)450001

數(shù)據(jù)傳送750002

浮點80004

分支15002

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求該計算機的有效CPI、MIPS和程序執(zhí)行時間。

解：(1)CPI=(45000X1+75000X2+8000X4+1500X2)/

129500=1.776

(2)MIPS速率=f/CPI=400/1.776=225.225MIPS

(3)程序執(zhí)行時間=(45000X1+75000X2+8000X4+

1500X2)/400=575s

1.7將計算機系統(tǒng)中某一功能的處理速度加快10倍，但該功

能的處理時間僅為整個系統(tǒng)運行時間的40%,則采用此增強功能

方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高多少?

解由題可知：可改進比例=40%=0.4部件加速比二10

根據(jù)Amdahl定律可知:

系統(tǒng)加速比=----1~—=1.5625

4

(1-0,4)+°

10

采用此增強功能方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高到原來的

1.5625倍。

1.8計算機系統(tǒng)中有三個部件能夠改進，這三個部件的部件加

速比為：

部件加速比1=30；部件加速比2=20；部件加速比

3=10

(1)如果部件1和部件2的可改進比例均為30%,那么當部件

3的可改進比例為多少時，系統(tǒng)加速比才能夠達到1()?

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(2)如果三個部件的可改進比例分別為30%、30%和20%,三

個部件同時改進，那么系統(tǒng)中不可加速部分的執(zhí)行時間在總執(zhí)行

時間中占的比例是多少？

解：(1)在多個部件可改進情況下，Amdahl定理的擴展：

已知Si=30,S2=20,S3=10,Sn=10,Fi=0.3,F2=0.3,

得：

io=-----------------------------J-----------------------------

1-(03+0.3+/^)+(0.3/30+0.3/20+/^/10)

得F3=0.36,即部件3的可改進比例為36%o

(2)設(shè)系統(tǒng)改進前的執(zhí)行時間為T,則3個部件改進前的執(zhí)

行時間為：(0.3+0.3+0.2)T=0.8T,不可改進部分的執(zhí)行時間為

0.2To

已知3個部件改進后的加速比分別為Si=30,S2=20,已=

10,因此3個部件改進后的執(zhí)行時間為:

小回+%+歸=00457

〃302010

改進后整個系統(tǒng)的執(zhí)行時間為：Tn=0.045T+0.2T=0.245T

那么系統(tǒng)中不可改進部分的執(zhí)行時間在總執(zhí)行時間中占的比

例是:

02T

——=0.82

0.2457

L9假設(shè)某應(yīng)用程序中有4類操作，經(jīng)過改進，各操作獲得不

同的性能提高。具體數(shù)據(jù)如下表所示:

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程序中的數(shù)量改進前的執(zhí)行時間改進后的執(zhí)行時間

操作類型

(百萬條指令)(周期)(周期)

操作11021

操作2302015

操作335103

操作41541

(1)改進后，各類操作的加速比分別是多少?

(2)各類操作單獨改進后，程序獲得的加速比分別是多少？

(3)4類操作均改進后，整個程序的加速比是多少？

解：根據(jù)Amdahl定律s”=--------—可得

各類操作的指令條各類操作單獨改進

各類操作的加速

操作類型數(shù)在程序中所占的后，程序獲得的加

比Si

比例Fj速比

操作111.1%21.06

操作233.3%1.331.09

操作338.9%3.331.37

操作416.7%41.14

4類操作均改進后，整個程序的加速比:

S?=---------------------—?2.16

第2章指令集結(jié)構(gòu)的分類

2.1解釋下列術(shù)語

堆棧型機器：CPU中存儲操作數(shù)的單元是堆棧的機器。

累加器型機器：CPU中存儲操作數(shù)的單元是累加器的機器。

通用寄存器型機器：CPU中存儲操作數(shù)的單元是通用寄存器

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的機器。

CISC：復雜指令集計算機

RISC：精簡指令集計算機

尋址方式：指令系統(tǒng)中如何形成所要訪問的數(shù)據(jù)的地址。一

般來說，尋址方式能夠指明指令中的操作數(shù)是一個常數(shù)、一個寄

存器操作數(shù)或者是一個存儲器操作數(shù)。

數(shù)據(jù)表示：硬件結(jié)構(gòu)能夠識別、指令系統(tǒng)能夠直接調(diào)用的那

些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.2區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？根據(jù)這個主要因素

可將指令集結(jié)構(gòu)分為哪3類？

答：區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是CPU中用來存儲操作

數(shù)的存儲單元。據(jù)此可將指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為堆棧結(jié)構(gòu)、累加器結(jié)

構(gòu)和通用寄存器結(jié)構(gòu)。

2.3常見的3種通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點有哪些?

答：

指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類

優(yōu)點缺點

型

指令字長固定，指令結(jié)

構(gòu)簡潔，是一種簡單的與指令中含存儲器操作數(shù)的指令系統(tǒng)結(jié)

寄存器■寄存器型

代碼生成模型，各種指構(gòu)相比，指令條數(shù)多，目標代碼不夠緊

(0,3)

令的執(zhí)行時鐘周期數(shù)相湊，因而程序占用的空間比較大。

近。

寄存器?存儲器型能夠在ALU指令中直接由于有一個操作數(shù)的內(nèi)容將被破壞，因

(1,2)對存儲器操作數(shù)進行引此指令中的兩個操作數(shù)不對稱。在一條

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用，而不必先用load指指令中同時對寄存器操作數(shù)和存儲器操

令進行加載。容易對指作數(shù)進行編碼，有可能限制指令所能夠

令進行編碼，目標代碼表示的寄存器個數(shù)。指令的執(zhí)行時鐘周

比較緊湊。期數(shù)因操作數(shù)的來源（寄存器或存儲

器）不同而差別比較大。

指令字長變化很大，特別是3操作數(shù)指

存儲器-存儲器型目標代碼最緊湊，不需令。而且每條指令完成的工作也差別很

（2,2）或（3,要設(shè)置寄存器來保存變大。對存儲器的頻繁訪問會使存儲器成

3）量。為瓶頸。這種類型的指令系統(tǒng)現(xiàn)在已不

用了。

2.4指令集應(yīng)滿足哪幾個基本要求？

答：對指令集的基本要求是：完整性、規(guī)整性、高效率和兼容

性。

完整性是指在一個有限可用的存儲空間內(nèi)，對于任何可解的

問題，編制計算程序時，指令集所提供的指令足夠使用。

規(guī)整性主要包括對稱性和均勻性。對稱性是指所有與指令集

有關(guān)的存儲單元的使用、操作碼的設(shè)置等都是對稱的。均勻性是

指對于各種不同的操作數(shù)類型、字長、操作種類和數(shù)據(jù)存儲單

元，指令的設(shè)置都要同等對待。

高效率是指指令的執(zhí)行速度快、使用頻度高。

2.5指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計所涉及的內(nèi)容有哪些？

答：（1）指令集功能設(shè)計：主要有RISC和CISC兩種技術(shù)發(fā)

展方向；（2）尋址方式的設(shè)計：設(shè)置尋址方式能夠經(jīng)過對基準程

序進行測試統(tǒng)計，察看各種尋址方式的使用頻率，根據(jù)適用頻率

設(shè)置必要的尋址方式。（3）操作數(shù)表示和操作數(shù)類型：主要的操

作數(shù)類型和操作數(shù)表示的選擇有：浮點數(shù)據(jù)類型、整型數(shù)據(jù)類

型、字符型、十進制數(shù)據(jù)類型等等。（4）尋址方式的表示：能夠

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將尋址方式編碼于操作碼中，也能夠?qū)ぶ贩绞阶鳛橐粋€單獨的

域來表示。（5）指令集格式的設(shè)計：有變長編碼格式、固定長度

編碼格式和混合型編碼格式3種。

2.6簡述CISC指令集結(jié)構(gòu)功能設(shè)計的主要目標。從當前的計算

機技術(shù)觀點來看，CISC指令集結(jié)構(gòu)的計算機有什么缺點？

答：主要目標是增強指令功能，把越來越多的功能交由硬件

來實現(xiàn)，而且指令的數(shù)量也是越來越多。

缺點：（1）CISC結(jié)構(gòu)的指令集中，各種指令的使用頻率相差

懸殊。（2）CISC結(jié)構(gòu)指令的復雜性帶來了計算機體系結(jié)構(gòu)的復

雜性，這不但增加了研制時間和成本，而且還容易造成設(shè)計錯

誤。（3）CISC結(jié)構(gòu)指令集的復雜性給VLSI設(shè)計增加了很大負

擔，不利于單片集成。（4）CISC結(jié)構(gòu)的指令集中，許多復雜指

令需要很復雜的操作，因而運行速度慢。（5）在CISC結(jié)構(gòu)的指令

集中，由于各條指令的功能不均衡性，不利于采用先進的計算機

體系結(jié)構(gòu)技術(shù)（如流水技術(shù)）來提高系統(tǒng)的性能。

2.7簡述RISC指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。

答（1）選取使用頻率最高的指令，并補充一些最有用的指

令；（2）每條指令的功能應(yīng)盡可能簡單，并在一個機器周期內(nèi)完

成；（3）所有指令長度均相同；（4）只有Load和Store操作指

令才訪問存儲器，其它指令操作均在寄存器之間進行；（5）以簡

單有效的方式支持高級語言。

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2.8指令中表示操作數(shù)類型的方法有哪幾種？

答：操作數(shù)類型有兩種表示方法：（1）操作數(shù)的類型由操作

碼的編碼指定，這是最常見的一種方法；（2）數(shù)據(jù)能夠附上由硬

件解釋的標記，由這些標記指定操作數(shù)的類型，從而選擇適當?shù)?/p>

運算。

2.9表示尋址方式的主要方法有哪些？簡述這些方法的優(yōu)缺

點。

答：表示尋址方式有兩種常見的方法：（1）將尋址方式編于

操作碼中，由操作碼在描述指令的同時也描述了相應(yīng)的尋址方

式。這種方式譯碼快，但操作碼和尋址方式的結(jié)合不但增加了指

令的條數(shù)，導致了指令的多樣性，而且增加了CPU對指令譯碼的

難度。（2）為每個操作數(shù)設(shè)置一個地址描述符，由該地址描述符

表示相應(yīng)操作數(shù)的尋址方式。這種方式譯碼較慢，但操作碼和尋

址獨立，易于指令擴展。

2.10一般有哪幾種指令格式，請簡述其適用范圍。

答：（1）變長編碼格式。如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計者感興趣的是程

序的目標代碼大小，而不是性能，就能夠采用變長編碼格式。

（2）固定長度編碼格式。如果感興趣的是性能，而不是程序的目

標代碼大小，則能夠選擇固定長度編碼格式。（3）混合型編碼格

式。需要兼顧降低目標代碼長度和降低譯碼復雜度時，能夠采用

混合型編碼格式。

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2.11根據(jù)CPU性能公式簡述RISC指令集結(jié)構(gòu)計算機和

CISC指令集結(jié)構(gòu)計算機的性能特點。

答：CPU性能公式：CPU時間=ICXCPIXT

其中，IC為目標程序被執(zhí)行的指令條數(shù)，CPI為指令平均執(zhí)

行周期數(shù)，T是時鐘周期的時間。

相同功能的CISC目標程序的指令條數(shù)ICcisc少于RISC的

ICRISC,可是CISC的CPIcisc和Tcisc都大于RISC的CPIRISC和

TRISC,因此，CISC目標程序的執(zhí)行時間比RISC的更長。

第3章流水線技術(shù)

3.1解釋下列術(shù)語

流水線：將一個重復的時序過程，分解成為若干個子過程，而每

一個子過程都可有效地在其專用功能段上與其它子過程同時執(zhí)

行。

單功能流水線：指流水線的各段之間的連接固定不變、只能完成

一種固定功能的流水線。

多功能流水線：指各段能夠進行不同的連接，以實現(xiàn)不同的功能

的流水線。

靜態(tài)流水線：指在同一時間內(nèi)，多功能流水線中的各段只能按同

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一種功能的連接方式工作的流水線。當流水線要切換到另一種功

能時，必須等前面的任務(wù)都流出流水線之后，才能改變連接。

動態(tài)流水線：指在同一時間內(nèi)，多功能流水線中的各段能夠按照

不同的方式連接，同時執(zhí)行多種功能的流水線。它允許在某些段

正在實現(xiàn)某種運算時，另一些段卻在實現(xiàn)另一種運算。

部件級流水線：把處理機中的部件進行分段，再把這些部件分段

相互連接而成。它使得運算操作能夠按流水方式進行。這種流水

線也稱為運算操作流水線。

處理機級流水線：又稱指令流水線。它是把指令的執(zhí)行過程按照

流水方式進行處理，即把一條指令的執(zhí)行過程分解為若干個子過

程，每個子過程在獨立的功能部件中執(zhí)行。

處理機間流水線：又稱為宏流水線。它是把多個處理機串行連接

起來，對同一數(shù)據(jù)流進行處理，每個處理機完成整個任務(wù)中的一

部分。前一個處理機的輸出結(jié)果存入存儲器中，作為后一個處理

機的輸入。

線性流水線：指各段串行連接、沒有反饋回路的流水線。數(shù)據(jù)經(jīng)

過流水線中的各段時，每一個段最多只流過一次。

非線性流水線：指各段除了有串行的連接外，還有反饋回路的流

水線。

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順序流水線：流水線輸出端任務(wù)流出的順序與輸入端任務(wù)流入的

順序完全相同。

亂序流水線：流水線輸出端任務(wù)流出的順序與輸入端任務(wù)流入的

順序能夠不同，允許后進入流水線的任務(wù)先完成。這種流水線又

稱為無序流水線、錯序流水線、異步流水線。

吞吐率：在單位時間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)量或輸出結(jié)果的數(shù)

量。

流水線的加速比：使用順序處理方式處理一批任務(wù)所用的時間與

按流水處理方式處理同一批任務(wù)所用的時間之比。

流水線的效率：即流水線設(shè)備的利用率，它是指流水線中的設(shè)備

實際使用時間與整個運行時間的比值。

數(shù)據(jù)相關(guān)：考慮兩條指令，?和，在，的前面，如果下述條件之一

成立，則稱指令)與指令i數(shù)據(jù)相關(guān)：

(1)指令)使用指令i產(chǎn)生的結(jié)果；

(2)指令)與指令女數(shù)據(jù)相關(guān)，而指令上又與指令i數(shù)據(jù)相

關(guān)。

名相關(guān)：如果兩條指令使用了相同的名，可是它們之間并沒有數(shù)

據(jù)流動，則稱這兩條指令存在名相關(guān)。

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控制相關(guān)：是指由分支指令引起的相關(guān)。它需要根據(jù)分支指令的

執(zhí)行結(jié)果來確定后面該執(zhí)行哪個分支上的指令。

反相關(guān)：考慮兩條指令，和j,i在/的前面，如果指令）所寫的名

與指令i所讀的名相同，則稱指令，.和j發(fā)生了反相關(guān)。

輸出相關(guān)：考慮兩條指令，和/，，在，的前面，如果指令）和指令

i所寫的名相同，則稱指令i和，發(fā)生了輸出相關(guān)。

換名技術(shù)：名相關(guān)的兩條指令之間并沒有數(shù)據(jù)的傳送，只是使用

了相同的名。能夠把其中一條指令所使用的名換成別的，以此來

消除名相關(guān)。

結(jié)構(gòu)沖突：因硬件資源滿足不了指令重疊執(zhí)行的要求而發(fā)生的沖

突。

數(shù)據(jù)沖突：當指令在流水線中重疊執(zhí)行時，因需要用到前面指令

的執(zhí)行結(jié)果而發(fā)生的沖突。

控制沖突：流水線遇到分支指令或其它會改變PC值的指令所引

起的沖突。

定向：用來解決寫后讀沖突的。在發(fā)生寫后讀相關(guān)的情況下，在

計算結(jié)果尚未出來之前，后面等待使用該結(jié)果的指令并不見得是

馬上就要用該結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚嬎憬Y(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接

送到其它指令需要它的地方，那么就能夠避免停頓。

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寫后讀沖突：考慮兩條指令i和j,且i在j之前進入流水線，指

令j用到指令i的計算結(jié)果，而且在i將結(jié)果寫入寄存器之前就去

讀該寄存器，因而得到的是舊值。

讀后寫沖突：考慮兩條指令i和j,且i在j之前進入流水線，指

令j的目的寄存器和指令i的源操作數(shù)寄存器相同，而且j在i讀

取該寄存器之前就先對它進行了寫操作，導致i讀到的值是錯誤

的。

寫后寫沖突：考慮兩條指令i和j,且i在j之前進入流水線，，

指令j和指令i的結(jié)果單元（寄存器或存儲器單元）相同，而且j

在i寫入之前就先對該單元進行了寫入操作，從而導致寫入順序

錯誤。這時在結(jié)果單元中留下的是i寫入的值，而不是j寫入的。

鏈接技術(shù)：具有先寫后讀相關(guān)的兩條指令，在不出現(xiàn)功能部件沖

突和Vi沖突的情況下，能夠把功能部件鏈接起來進行流水處理，

以達到加快執(zhí)行的目的。

分段開采：當向量的長度大于向量寄存器的長度時，必須把長向

量分成長度固定的段，然后循環(huán)分段處理，每一次循環(huán)只處理一

個向量段。

半性能向量長度：向量處理機的性能為其最大性能心的一半時所

需的向量長度。

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向量長度臨界值：向量流水方式的處理速度優(yōu)于標量串行方式的

處理速度時所需的向量長度的最小值。

3.2指令的執(zhí)行可采用順序執(zhí)行、重疊執(zhí)行和流水線三種方

式，它們的主要區(qū)別是什么？各有何優(yōu)缺點。

答：（1）指令的順序執(zhí)行是指指令與指令之間順序串行。即

上一條指令全部執(zhí)行完后，才能開始執(zhí)行下一條指令。

優(yōu)點：控制簡單，節(jié)省設(shè)備。缺點：執(zhí)行指令的速度慢，功

能部件的利用率低。

（2）指令的重疊指令是在相鄰的指令之間，讓第k條指令與

取第k+1條指令同時進行。重疊執(zhí)行不能加快單條指令的執(zhí)行速

度，但在硬件增加不多的情況下，能夠加快相鄰兩條指令以及整

段程序的執(zhí)行速度。與順序方式相比，功能部件的利用率提高

T,控制變復雜了。

（3）指令的流水執(zhí)行是把一個指令的執(zhí)行過程分解為若干個

子過程，每個子過程由專門的功能部件來實現(xiàn)。把多個處理過程

在時間上錯開，依次經(jīng)過各功能段，每個子過程與其它的子過程

并行進行。依靠提高吞吐率來提高系統(tǒng)性能。流水線中各段的時

間應(yīng)盡可能相等

3.3簡述先行控制的基本思想。

答：先行控制技術(shù)是把緩沖技術(shù)和預處理技術(shù)相結(jié)合。緩沖

技術(shù)是在工作速度不固定的兩個功能部件之間設(shè)置緩沖器，用以

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平滑它們的工作。預處理技術(shù)是指預取指令、對指令進行加工以

及預取操作數(shù)等。

采用先行控制方式的處理機內(nèi)部設(shè)置多個緩沖站，用于平滑

主存、指令分析部件、運算器三者之間的工作。這樣不但使它們

都能獨立地工作，充分忙碌而不用相互等待，而且使指令分析部

件和運算器分別能快速地取得指令和操作數(shù)，大幅度地提高指令

的執(zhí)行速度和部件的效率。這些緩沖站都按先進先出的方式工

作，而且都是由一組若干個能快速訪問的存儲單元和相關(guān)的控制

邏輯組成。

采用先行控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多條指令的重疊解釋執(zhí)行。

3.4設(shè)一條指令的執(zhí)行過程分成取指令、分析指令和執(zhí)行指令

三個階段，每個階段所需的時間分別為At、At和24t。分別求

出下列各種情況下，連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時間。

（1）順序執(zhí)行方式；

（2）只有“取指令”與“執(zhí)行指令”重疊；

（3）“取指令”、“分析指令”與“執(zhí)行指令”重疊。

解：（1）每條指令的執(zhí)行時間為：△t+4t+24t=44t

連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時間為：4NAt

（2）連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時間為：4At+3（N-l）At

=（3N+1）At

（3）連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時間為：4At+2（N-l）At

=(2N+2)At

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3.5簡述流水線技術(shù)的特點。

答：流水技術(shù)有以下特點：

（1）流水線把一個處理過程分解為若干個子過程，每個子

過程由一個專門的功能部件來實現(xiàn)。因此，流水線實際上是把一

個大的處理功能部件分解為多個獨立的功能部件，并依靠它們的

并行工作來提高吞吐率。

（2）流水線中各段的時間應(yīng)盡可能相等，否則將引起流水

線堵塞和斷流。

（3）流水線每一個功能部件的前面都要有一個緩沖寄存

器，稱為流水寄存器。

（4）流水技術(shù)適合于大量重復的時序過程，只有在輸入端

不斷地提供任務(wù)，才能充分發(fā)揮流水線的效率。

（5）流水線需要有經(jīng)過時間和排空時間。在這兩個時間段

中，流水線都不是滿負荷工作。

3.6解決流水線瓶頸問題有哪兩種常見方法？

答：細分瓶頸段與重復設(shè)置瓶頸段

3.7減少流水線分支延遲的靜態(tài)方法有哪些？

答：（1）預測分支失敗：沿失敗的分支繼續(xù)處理指令，就好

象什么都沒發(fā)生似的。當確定分支是失敗時，說明預測正確，流

水線正常流動；當確定分支是成功時，流水線就把在分支指令之

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后取出的指令轉(zhuǎn)化為空操作，并按分支目標地址重新取指令執(zhí)

行。

(2)預測分支成功：當流水線ID段檢測到分支指令后，一

旦計算出了分支目標地址，就開始從該目標地址取指令執(zhí)行。

(3)延遲分支：主要思想是從邏輯上“延長”分支指令的執(zhí)

行時間。把延遲分支看成是由原來的分支指令和若干個延遲槽構(gòu)

成。不論分支是否成功，都要按順序執(zhí)行延遲槽中的指令。

3種方法的共同特點：它們對分支的處理方法在程序的執(zhí)行

過程中始終是不變的。它們要么總是預測分支成功，要么總是預

測分支失敗。

3.8簡述延遲分支方法中的三種調(diào)度策略的優(yōu)缺點。

調(diào)度策略對調(diào)度的要求對流水線性能改進的影響

從前調(diào)度分支必須不依賴于被調(diào)度的指令總是能夠有效提高流水線性能

如果分支轉(zhuǎn)移失敗，必須保證被調(diào)度的分支轉(zhuǎn)移成功時，能夠提高流水線

從目標處調(diào)

指令對程序的執(zhí)行沒有影響，可能需要性能。但由于復制指令，可能加大

度

復制被調(diào)度指令程序空間

從失敗處調(diào)如果分支轉(zhuǎn)移成功，必須保證被調(diào)度的分支轉(zhuǎn)移失敗時，能夠提高流水線

度指令對程序的執(zhí)行沒有影響性能

3.9列舉出下面循環(huán)中的所有相關(guān)，包括輸出相關(guān)、反相關(guān)、

真相關(guān)。

for(i=2;i<100;i=i+l)

a[i]=b[i]+a[i];/*si*/

c[i+l]=a[i]+d[i];/*s2*/

a[i-l]=2*b[i];/*s3*/

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b[i+l]=2*b[i];/*s4*/

解：展開循環(huán)兩次：

a[i]=b[i]+a[i];/*si*/

c[i+l]=a[i]+d[i];/*s2*/

a[i-l]=2*b[i];/*s3*/

b[i+l]=2*b[i];/*s4*/

a[i+l]=b[i+l]+a[i+l];/*sf*/

c[i+2]=a[i+l]+d[i+l];/*s2'*/

a[i]=2*b[i+l];/*s3'*/

b[i+2]=2*b[i+l];/*s4'*/

輸出相關(guān)：無

反相關(guān)：無

真相關(guān)：S1&S2

由于循環(huán)引入的相關(guān)：S4&S4'（真相關(guān)）、sr&S4（真

相關(guān)）、S3'&S4（真相關(guān)）、S1&S3'（輸出相關(guān)、反相

關(guān)）、S2&S3'（反相關(guān)）。

3.10簡述三種向量處理方式，它們對向量處理機的結(jié)構(gòu)要求

有何不同？

答（1）橫向處理方式：若向量長度為N,則水平處理方式相

當于執(zhí)行N次循環(huán)。若使用流水線，在每次循環(huán)中可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)

相關(guān)和功能轉(zhuǎn)換，不適合對向量進行流水處理。（2）縱向處理方

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式：將整個向量按相同的運算處理完畢之后，再去執(zhí)行其它運

算。適合對向量進行流水處理，向量運算指令的源/目向量都放在

存儲器內(nèi)，使得流水線運算部件的輸入、輸出端直接與存儲器相

聯(lián)，構(gòu)成M-M型的運算流水線。（3）縱橫處理方式：把長度為N

的向量分為若干組，每組長度為n,組內(nèi)按縱向方式處理，依次

處理各組，組數(shù)為「N/n」，適合流水處理。可設(shè)長度為n的向量

寄存器，使每組向量運算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線

的運算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成R-R型運算流

水線。

3.11可采用哪些方法來提高向量處理機的性能？

答：可采用多種方法：

（1）設(shè)置多個功能部件，使它們并行工作；

（2）采用鏈接技術(shù)，加快一串向量指令的執(zhí)行；

（3）采用循環(huán)開采技術(shù)，加快循環(huán)的處理；

（4）采用多處理機系統(tǒng)，進一步提高性能。

3.12有一指令流水線如下所示

入—?1—?2—>3—>4—?出

50ns50ns100ns200ns

（I）求連續(xù)輸入10條指令，該流水線的實際吞吐率和效率；

（2）該流水線的“瓶頸”在哪一段？請采取兩種不同的措施消除

止匕“瓶頸”。對于你所給出的兩種新的流水線，連續(xù)輸入

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10條指令時，其實際吞吐率和效率各是多少?

解：（1）

m

Tpipeline=ZAti+(n—l)Atmax

i=l

=(50+50+100+200)+9x200

二2200(ns)

TP%pipeIine=%20(nS，

m

yAtj

J14005

E=TP—=TP--=—?45.45%

m411

（2）瓶頸在3、4段。

■變成八級流水線（細分）

Tpipeline=):Ati+(II-1)Atmax

i=l

=50x8+9x50

850(ns)

丁「=%即如=%53-1）

m

VAti

—40010

E=TP-^—=TP--=—?58.82%

m817

■重復設(shè)置部件

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TP=%i=%5（m）

E=400x10/x8=%7"58?82%

3.13有一

個流水4段組

成，其中每當流經(jīng)第3段時，總要在該段循環(huán)一次，然后才能流

到第4段。如果每段經(jīng)過一次所需要的時間都是加，問：

(1)當在流水線的輸入端連續(xù)地每加時間輸入任務(wù)時，該流水

線會發(fā)生什么情況？

(2)此流水線的最大吞吐率為多少？如果每24輸入一個任

務(wù)，連續(xù)處理1()個任務(wù)時的實際吞吐率和效率是多少？

(3)當每段時間不變時，如何提高該流水線的吞吐率？仍連續(xù)

處理10個任務(wù)時，其吞吐率提高多少？

解：(1)會發(fā)生流水線阻塞情況。

第1個任

S1S2S3S3S4

務(wù)

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第2個任

S1S2stallS3S3S4

務(wù)

第3個任

S1stallS2stallS3S3S4

務(wù)

第4個任

SIstallS2stallS3S3S4

務(wù)

(2)

段

TP=%pm^=l%3"

AE=TP-5%=5%2?54.35%

(3)重復設(shè)置部件

14&

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吞吐率提高倍數(shù)=尊=1.64

10/

/23A/

3.14有一條靜態(tài)多功能流水線由5段組成，加法用1、3、

4、5段，乘法用1、2、5段，第3段的時間為243其余各段的

時間均為43而且流水線的輸出能夠直接返回輸入端或

4

暫存于相應(yīng)的流水寄存器中。現(xiàn)要在該區(qū)玳婕也計算，畫

出其時空圖，并計算其吞吐率、加速比和效率。

解：首先，應(yīng)選擇適合于流水線工作的算法。對于本題，應(yīng)

先計算Ai+Bi、A2+B2、A3+B3和A4+B4;再計算(Ai+Bi)X

(A2+B2)和(A3+B3)X(A4+B4);然后求總的結(jié)果。

其次，畫出完成該計算的時空圖，如圖所示，圖中陰影部分表

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示該段在工作。

由圖可見，它在18個△/時間中，給出了7個結(jié)果。因此吞

吐率為：

7P=

18Ar

如果不用流水線，由于一次求積需34K一次求和需5A6

則產(chǎn)生上述7個結(jié)果共需（4x5+3x3）△t=29At.因此加速比

為：

s3=1.61

18Ar

該流水線的效率可由陰影區(qū)的面積和5個段總時空區(qū)的面積

的比值求得:

-4x5+3x3

卜—___________=___0__._3_22

-5x18

3.15動態(tài)多功能流水線由6個功能段組成，如下圖:

加法

乘法

其中，SI、S4、S5、S6組成乘法流水線，SI、S2、S3、S6

組成加法流水線，各個功能段時間均為50ns,假設(shè)該流水線的輸

出結(jié)果能夠直接返回輸入端，而且設(shè)置有足夠的緩沖寄存器，若

5

以最快的方式用該流水計算：Zxyzj

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(1)畫出時空圖；

⑵計算實際的吞吐率、加速比和效率。

解：機器一共要做10次乘法，4次加法。

⑴

⑵

加速比=黑=2.55

效率=等g=42.42s

小十22*6

3.16在MIPS流水線上運行如下代碼序列:

LOOP：LWR1,0(R2)

DADDIURi,R1,#1

SWR1,0(R2)

DADDIUR2,R2,#4

DSUBR4,R3,R2

BNEZR4,LOOP

其中：R3的初值是R2+396。假設(shè)：在整個代碼序列的運行過

程中，所有的存儲器訪問都是命中的，而且在一個時鐘周期中對

同一個寄存器的讀操作和寫操作能夠經(jīng)過寄存器文件“定向”。

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問:

(I)在沒有任何其它定向(或旁路)硬件的支持下，請畫出該

指令序列執(zhí)行的流水線時空圖。假設(shè)采用排空流水線的策

略處理分支指令，且所有的存儲器訪問都命中Cache,那

么執(zhí)行上述循環(huán)需要多少個時鐘周期？

(2)假設(shè)該流水線有正常的定向路徑，請畫出該指令序列執(zhí)行

的流水線時空圖。假設(shè)采用預測分支失敗的策略處理分支

指令，且所有的存儲器訪問都命中Cache,那么執(zhí)行上述

循環(huán)需要多少個時鐘周期？

(3)假設(shè)該流水線有正常的定向路徑和一個單周期延遲分支，

請對該循環(huán)中的指令進行調(diào)度，你能夠重新組織指令的順

序，也能夠修改指令的操作數(shù)，可是注意不能增加指令的

條數(shù)。請畫出該指令序列執(zhí)行的流水線時空圖，并計算執(zhí)

行上述循環(huán)所需要的時鐘周期數(shù)。

解：

寄存器讀寫能夠定向，無其它旁路硬件支持。排空流水線。

指令12345678910111213141516171819202122

LWIFIDEXMWB

DADDIUIFSSIDEXMWB

SWIFSSIDEXMWB

DADDIUIFIDEXMWB

DSUBIFSSIDEXMWB

BNEZIFSSIDEXMWB

LWIFSSIFIDEXMWB

第i次迭代(i=O..98)開始周期：1+(iX17)

總的時鐘周期數(shù)：(98X17)+18=1684

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有正常定向路徑，預測分支失敗。

指令1234567891011113.15

LWIFIDEXMWB

DADDIUIFIDSEXMWB

SWIFSIDEXMWB

DADDIUIFIDEXMWB

DSUBIFIDEXMWB

BNEZIFIDEXMWB

LWIFmissmissIFIDEXMWB

第i次迭代(i=0..98)開始周期：1+(iXIO)

總的時鐘周期數(shù)：(98X10)+11=991

有正常定向路徑。單周期延遲分支。

LOOP:LWRI,0(R2)

DADDIUR2,R2,#4

DADDIURI,RI,#1

DSUBR4,R3,R2

BNEZR4,LOOP

SWRI,-4(R2)

第i次迭代(i=0..98)開始周期：1+(iX6)

總的時鐘周期數(shù)：(98X6)+10=598

指令12345678910H

LWIFIDEXMWB

DADDIUIFIDEXMWB

DADDIUIFIDEXMWB

DSUBIFIDEXMWB

BNEZIFIDEXMWB

SWIFIDEXMWB

LWIFIDEXMWB

3.17假設(shè)各種分支指令數(shù)占所有指令數(shù)的百分比如下:

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條件分支20%（其中的60%是分支成功的）

跳轉(zhuǎn)和調(diào)用5%

現(xiàn)有一條段數(shù)為4的流水線，無條件分支在第二個時鐘周期

結(jié)束時就被解析出來，而條件分支要到第三個時鐘周期結(jié)束時才

能夠被解析出來。第一個流水段是完全獨立于指令類型的，即所

有類型的指令都必須經(jīng)過第一個流水段的處理。請問在沒有任何

控制相關(guān)的情況下，該流水線相對于存在上述控制相關(guān)情況下的

加速比是多少？

解：沒有控制相關(guān)時流水線的平均CPI=1

存在控制相關(guān)時：由于無條件分支在第二個時鐘周期結(jié)束時

就被解析出來，而條件分支

要到第3個時鐘周期結(jié)束時才能被解析出來。因此：

（1）若使用排空流水線的策略，則對于條件分支，有兩個額

外的stall,對無條件分支，有一個額外的stall：

CPI=1+20%*2+5%*1=1.45

加速比S=CPI/1=1.45

（2）若使用預測分支成功策略，則對于不成功的條件分

支，有兩個額外的stall,對無條件分支和成功的條件分支，有一

個額外的stall1：

CPI=1+20%*（60%*1+40%*2）+5%*1=1.33

加速比S=CPI/1=1.33

（3）若使用預測分支失敗策略，則對于成功的條件分支，有

兩個額外的stall；對無條件分支，有一個額外的stall；對不成功

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的條件分支，其目標地址已經(jīng)由PC值給出，不必等待，因此無

延遲：

CPI=1+20%*（60%*2+40%*0）+5%*1=1.29

加速比S=CPI/1=1.29

3.18在CRAY-1機器上，按照鏈接方式執(zhí)行下述4條向量指

令（括號中給出了相應(yīng)功能部件的執(zhí)行時間），如果向量寄存器

和功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送需要1拍，試求此鏈接流水線的經(jīng)過

時間是多少拍？如果向量長度為64,則需多少拍才能得到全部結(jié)

果？

Vo—存儲器（從存儲器中取數(shù)：7拍）

V2<-V（）+Vi（向量加：3拍）

V3—V2VA3（按（A3）左移：4拍）

V5^V3AV4（向量邏輯乘：2拍）

解：經(jīng)過時間就是每條向量指令的第一個操作數(shù)執(zhí)行完畢需要

的時間，也就是各功能流水線由空到滿的時間，具體過程如下

圖所示。要得到全部結(jié)果，在流水線充滿之后，向量中后繼操

作數(shù)繼續(xù)以流水方式執(zhí)行，直到整組向量執(zhí)行完畢。

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T通過=（7+1）+（1+3+1）+（1+4+1）+（1+2+1）=23（拍）

T總共=T通過+（64-1）=23+63=86（拍）

3.19某向量處理機有16個向量寄存器，其中Vo?V5中分別放

有向量A、B、C、D、E、F,向量長度均為8,向量各元素均為

浮點數(shù)；處理部件采用兩條單功能流水線，加法功能部件時間為

2拍，乘法功能部件時間為3拍。采用類似于CARY-1的鏈接技

術(shù)，先計算（A+B）*C,在流水線不停流的情況下，接著計算

（D+E）*Fo

（1）求此鏈接流水線的經(jīng)過時間？（設(shè)寄存器入、出各需1

拍）

（2）假如每拍時間為50ns,完成這些計算并把結(jié)果存進相應(yīng)

寄存器，此處理部件的實際吞吐率為多少MFLOPS?

解：（1）我們在這里假設(shè)A+B的中間結(jié)果放在V6中，（A

+B）XC地最后結(jié)果放在V7中，D+E地中間結(jié)果放在V8

中，（D+E）XF的最后結(jié)果放在V9中。具體實現(xiàn)參考下

圖：

經(jīng)過時間應(yīng)該為前者（（A+B）XC）經(jīng)過的時間:

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T經(jīng)過二(1+2+1)+(1+3+1)=9(拍)

(2)在做完(A+B)XC之后，作(C+D)XE就不需要經(jīng)

過時間了。

V6-A+B

V7-V6XC

V8-D+E

T=T通過+(8-1)+8=24(ft)=1200(ns)

32

TP=—=26.67MFLOPS

T

V9—V8XF

第4章指令級并行

4.1解釋下列術(shù)語

指令級并行：簡稱ILPo是指指令之間存在的一種并行性，利用

它，計算機能夠并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令。

指令調(diào)度：經(jīng)過在編譯時讓編譯器重新組織指令順序或經(jīng)過硬件

在執(zhí)行時調(diào)整指令順序來消除沖突。

指令的動態(tài)調(diào)度：是指在保持數(shù)據(jù)流和異常行為的情況下，經(jīng)過

硬件對指令執(zhí)行順序進行重新安排，以提高流水線的利用率且減

少停頓現(xiàn)象。是由硬件在程序?qū)嶋H運行時實施的。

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指令的靜態(tài)調(diào)度：是指依靠編譯器對代碼進行靜態(tài)調(diào)度，以減少

相關(guān)和沖突。它不是在程序執(zhí)行的過程中、而是在編譯期間進行

代碼調(diào)度和優(yōu)化的。

保留站：在采用Tomasul。算法的MIPS處理器浮點部件中，在運

算部件的入口設(shè)置的用來保存一條已經(jīng)流出并等待到本功能部件

執(zhí)行的指令（相關(guān)信息）。

CDB：公共數(shù)據(jù)總線。

動態(tài)分支預測技術(shù)：是用硬件動態(tài)地進行分支處理的方法。在程

序運行時，根據(jù)分支指令過去的表現(xiàn)來預測其將來的行為。如果

分支行為發(fā)生了變化，預測結(jié)果也跟著改變。

BHT：分支歷史表。用來記錄相關(guān)分支指令最近一次或幾次的執(zhí)

行情況是成功還是失敗，并據(jù)此進行預測。

分支目標緩沖：是一種動態(tài)分支預測技術(shù)。將執(zhí)行