指令流水线的计算

发布时间：2014-06-04 11:58:57 来源：文档文库

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若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是t取指=2ns ，t 分析=2ns，t 执行=1ns。则100 条指令全部执行完毕需 (4) ns。

(4)A．163 B．183 C．193 D．203 答案：D

本类题有两类:

第一类是各指令段,有同步时间,即有指令流操作周期.当某指令段执行完毕后,必须等到下一个操作周期来临时,才能执行下一条指令的相同段.第一题与2005年的题就是这样.其计算公式是:

(指令所分段数-1)*指令流操作周期 +指令数*指令流操作周期.

第二类是各指令段,没有同步时间,每段执行完毕,不需要等待,直接执行下一条执令相同的段.2006的题就是这个.其计算方法是

第一条指令执行时间+(指令数-1)*各指令段执行时间中最大的执行时间

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本题为第二类：（2+2+1）+（100-1）*2=203

指令流水线的计算

1.现有四级指令流水线，分别完成取指、取作的时间依次为数、运算、传送结果四步操作。若完成上述操9ns、10ns、6ns、8ns。则流水线的操作周期应设计为（1） ns。（1）A．6 B．8 C．9 D．10

试题解析：取最大的那个微指令时间作为流水线操作周期。答案：D

2.若每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。已知取指时间t取指=4△t，分析时间t分析=3△t，执行时间t执行=5△t。如果按串行方式执行完100条指令需要（2） △t。如果按照流水方式执行，执行完100条指令需要（3） △t。

（2）A．1190 B．1195 C．1200 D．1205 （3）A．504 B．507 C．508 D．510

试题解析：串行执行时，总执行时间=100×（t取指 + t分析 + t执行）=100×12△t=1200△t。

连续两条指令的执行时间差为t执行 = 5△t，因此100条指令的总执行时间=（t取指 + t分析 + t执行）+99×t执行= 507△t。

答案：（2）C （3）B

3. 若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是t取指＝2ns，t分析＝2ns，t执行＝1ns。则100条指令全部执行完毕需（4） ns。（4）A．163 B．183 C．193 D．203

试题解析：100条指令的执行时间=（2 * 100）+3=203。答案：（4)D

4● 若每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。已知取指时间t取指=5△t，分析时间t分析=2△t，执行时间t执行=5△t。如果按顺序方式从头到尾执行完 500 条指令需（5） △t。如果按照[执行]k、[分析]k+1、[取指]k+2重叠的流水线方式执行指令，从头到尾执行完 500 条指令需（6） △t。（5）A．5590 B．5595 C．6000D．6007 （6）A．2492 B．2500 C．2510 D．2515

试题解析：5) 顺序执行很简单，500*（5+2+5）=6000△t。试题解析：6)执行500条指令的时间=500*5+5+5=2510

<流水线线每个分指令的执行周期为3个周期中最长的。上题第500条指令开始执行的时间是499*5，之后读指令用5ms，分析指令本应是2ms，但因为要和前个指令构成流水线，所以需要等上条指令的执行指令处理完，所以也是5ms（3个周期中最长的），加之该指令执行需5ms，所以流水线总时间为：499 * 5 + 5 * 3 = 2510.

注：若读、分析、执行的时间周期为5,5，2，则总时间可以是：

499 * 5 + 5 + 5 + 2

因为最后一条指令的最后一个分指令的执行不用同步~！>

答案：（5）C （6）C

5● 设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，每个子部件的工作周期均为△t ，采用常规标量单流水线处理机。若连续执行10条指令，则共需时间（7） △t 。（7）A．8 B．10 C．12 D．14

试题解析：采用常规标量单流水线处理机执行n条指令所用的时间为：T=(2＋n)△t =(2＋10)△t=12△t。

答案：(7) C 12

6● 在一个CPU的计算机系统中，采用可剥夺式（也称抢占式）优先级的进程调度方案，且所有任务可以并行使用I/O设备。下表列出了三个任务T1、T2、T3的优先级、独立运行时占用CPU和I/O设备的时间。如果操作系统的开销忽略不计，这三个任务从同时启动到全部结束的总时间为（8） ms，CPU的空闲时间共有（19） ms。