系統(tǒng)結(jié)構(gòu)習(xí)題,文檔

1、本文格式為word版，下載可任意編輯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)習(xí)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(yīng)緩沖寄存器中，畫出實現(xiàn) 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(dāng)流水線改為圖 55(b)形式實現(xiàn)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(xiàn) a*b*c，d 的時空關(guān)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(xiàn) a*b*c*d 的時空關(guān)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(xiàn)有 3 段流水線各段經(jīng)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(jié)構(gòu)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(jié)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(xì)分以及重復(fù)設(shè)置多個頸段并聯(lián)工作，給其輪番安排任務(wù)的兩種途徑。 (1)在 3 段流水線，各段經(jīng)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(shù)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(xì)分成 3 個子段，每個子段均為 t ，構(gòu)成的流水線結(jié)構(gòu)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(shù)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(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 條指令時的吞吐率pt ，和效率 h 所計算的結(jié)果分別與子過程細(xì)分的相同。 （3）將（1）題的計算結(jié)果進行比較可以看出，只有當(dāng)連續(xù)流入流水線的聯(lián)指令越多時，流水線的實際吞吐率和效率才會提高。 將(1)、(2)題的計算結(jié)果進行比較，同樣可以看出，無論采納瓶頸子過程再細(xì)分，還是將多個瓶頸子過程并聯(lián)來消退流水線瓶頸，都只有在連續(xù)流入流水線的指令數(shù)越多時才能使實際吞吐