計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課件：第四章作業(yè)

1、1若有一靜態(tài)多功能流水線分為6段，如下圖所示，其中乘法流水線由1、2、3、6段組成，加法流水線由1、4、5、6段組成。使用流水線時(shí)，要等某種功能（如加法）操作都處理完畢后才能轉(zhuǎn)換成另一種功能（如乘法）。 若要計(jì)算：AB=（a1+b1）（a2+b2）（a3+b3） 問(wèn)：（1）在上述流水方式下，完成AB需多少時(shí)間？畫(huà)出時(shí)空?qǐng)D并計(jì)算此流水線的使用效率和吞吐率。 （2）與順序運(yùn)算方式相比，加速比為多少？, 2,第四章 流水線技術(shù),2已知某單功能非線性流水線的預(yù)約表如下圖，要求： （1）列出禁止表F和沖突向量C。 （2）畫(huà)出該流水線狀態(tài)圖，確定其最小平均延遲以及此時(shí)的調(diào)度方案？ 當(dāng)按此流水調(diào)度方案共輸入

2、8個(gè)任務(wù)時(shí)，則其實(shí)際吞吐率為多少？,第四章 流水線技術(shù),3. 有一個(gè)雙輸入端的加-乘雙功能靜態(tài)流水線，由經(jīng)過(guò)時(shí)間為t、t、2t、t的1、2、3、4四個(gè)子過(guò)程構(gòu)成。加按12 4連接，乘按1 3 4連接，流水線輸出設(shè)有數(shù)據(jù)緩沖器，也可將數(shù)據(jù)直接返回輸入?，F(xiàn)要執(zhí)行 A*（B+C*（D+E*F）+G*H 的運(yùn)算，請(qǐng)調(diào)整計(jì)算順序，畫(huà)出能獲得吞吐率盡量高的流水時(shí)空?qǐng)D，標(biāo)出流水線入、出端數(shù)據(jù)的變化情況，求出完成全部運(yùn)算的時(shí)間及此期間整個(gè)流水線吞吐率，效率，加速比？如對(duì)流水線瓶頸子過(guò)程再細(xì)分，最少只需多少時(shí)間可完成全部運(yùn)算？若子過(guò)程3不能再細(xì)分，只能用并聯(lián)方法改進(jìn)，問(wèn)流水線的效率為多少？,第四章 流水線技術(shù),

3、4 超級(jí)標(biāo)量機(jī)和超級(jí)流水線機(jī)都能開(kāi)發(fā)指令級(jí)的并行性，現(xiàn)假定這兩種機(jī)器的流水線都為4段，每段均需1個(gè)時(shí)鐘周期。若在超級(jí)標(biāo)量機(jī)中，每個(gè)時(shí)鐘周期可同時(shí)啟動(dòng)3條指令，而超級(jí)流水線機(jī)中則是每隔1/3時(shí)鐘周期啟動(dòng)一條指令?，F(xiàn)若要執(zhí)行6條指令的代碼序列，問(wèn)在兩種機(jī)器上各需用多少個(gè)時(shí)鐘周期方可執(zhí)行完畢？ 5 在CRAY-1機(jī)上，V是向量寄存器，設(shè)向量長(zhǎng)度均為32。S是標(biāo)量寄存器，所用浮點(diǎn)功能執(zhí)行部件的執(zhí)行時(shí)間分別為：加法需6拍，相乘需7拍，從存儲(chǔ)器讀存數(shù)需6拍，求倒數(shù)近似值及除法需14拍，寫(xiě)入寄存器及啟動(dòng)功能部件（包括存儲(chǔ)器）各需1拍。問(wèn)下列各指令組中的哪些指令可以鏈接？哪些指令不可鏈接？哪些指令可以并行執(zhí)行？試說(shuō)明其原因并分別計(jì)算出各指令組全部完成所需的拍數(shù)。,第四章 流水線技術(shù),（1）V0存儲(chǔ)器 （2） V2V0+V1 V1V2+V3 V3存儲(chǔ)器 V4V5*V6 V4V2*V3 （3）V0存儲(chǔ)器 （4） V0存儲(chǔ)器 V3V1+V2 V11/V0 V4V0*V3 V3V1+V2 V6V4+V5 V5V3*V4 （5）V0存儲(chǔ)器 （6） V3存儲(chǔ)器 V1V2+V3 V2V0+V1 V4V5*V6 s0s2+s3 s0s1+s2 V3V1*V4 （7）V3存儲(chǔ)器 （8） V0存