内容发布更新时间 : 2025/1/22 19:42:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
E?n???tii?1k?kk???ti?(n?1)?max(?t1,?t2,?i?1?,?tk)??
=TP???tii?1mkè?150ns4005?TP???45.45A1250ns（2）瓶颈在3、4段。
? 变成八级流水线（细分）
3_150ns3_250ns4_150ns4_450ns3?
Tk???ti?(n?1)?tmaxi?1k?50?8?9?50?850(ns)TP?nTk?185(ns?1)
E?TP?
??tii?1mm?TP?40010??58.82% 817? 重复设置部件
1 2 3-2 4-3 4-4 3-1 4-1 4-2 TP?n
Tk?185(ns?1)
段 4_4 4_3 4_2 4_1 3_2 3_1 2 211432 768 109 8 57 6 3 4 1 109 5 时间 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 850ns
E?400?10850?8?1017?58.82%
3.7有一个流水线由4段组成，其中每当流经第3段时，总要在该段循环一次，然后才能流到第4段。如果每段经过一次所需要的时间都是?t，问：
（1） 当在流水线的输入端连续地每?t时间输入任务时，该流水线会发生
什么情况？
（2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每2?t输入一个任务，连续处理
10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？ （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个
任务时，其吞吐率提高多少？ 解：（1）会发生流水线阻塞情况。 第1个任S1 S2 S3 S3 S4 务 第2个任 S1 S2 stall S3 S3 S4 务 第3个任 S1 S2 stall stall S3 S3 S4 务 第4个任 S1 S2 stall stall stall S3 S3 S4 务 （2）
段 4 6 7 2 3 4 5 8 9 10 3 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 时间 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 23 ? t 1
TPmax?TpipelineTp?n12?t?23?tTpipeline?1023?t
?E?TP?5?t?50?54.35I2
（3）重复设置部件
Δt 3_1 1 2 4 3_2 Δt Δt Δt Δt
段 4 3_2 3_1 2 1 111 24 34 46 56 68 78 8 9 10 1 1 2 3 245 3 56 5 67 5 78 7 89 7 9 9 1010 9 10 23 34 时间 21014 ?t
TP?nTpipeline?1014??t5107?t23?t?57??t
吞吐率提高倍数＝＝1.64
3.8 有一条静态多功能流水线由5段组成，加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、
5段，第3段的时间为2△t，其余各段的时间均为△t，而且流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中。现要在该流水线上计
4算 ( A ? B ) ，画出其时空图，并计算其吞吐率、加速比和效率。
?ii i?1 1 △t 加法 2△t △t △t 2 △t 3 乘法 4 5 解：首先，应选择适合于流水线工作的算法。对于本题，应先计算A1＋B1、A2＋B2、A3＋B3和A4＋B4；再计算(A1＋B1) ×(A2＋B2)和(A3＋B3) ×(A4＋B4)；然后求总的结果。
其次，画出完成该计算的时空图，如图所示，图中阴影部分表示该段在工
段 5 4 3 2 1 A B C D A×B C×D A×B×C×D A=A1＋B1 B=A2＋B2 C=A3＋B3 D=A4＋B4 输0 1 2 3 入4 5 6 7 8 9 A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A×B A C B D C×D 时间 作。
由图可见，它在18个△t时间中，给出了7个结果。所以吞吐率为：
TP?7
18?t如果不用流水线，由于一次求积需3△t，一次求和需5△t，则产生上述7个结果共需（4×5+3×3）△t =29△t。所以加速比为： 2 9 ? t
S?18?t?1.61
E??0.322 5?18
3.8 有一条动态多功能流水线由5段组成，加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、5段，第2段的时间为2△t，其余各段时间均为△t，而且流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中。若在该流水线上计算: 4(Ai?Bi)? i?1 试计算其吞吐率、加速比和效率。 解 A＋B＋C＋A B C C＋D D A＋B 段
5
A= 4 B= C=3 D=
2
1
输0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时
该流水线的效率可由阴影区的面积和5个段总时空区的面积的比值求得： 4 ? 5 ? 3 ? 3
入A1 B1 A2 A3 A4 A B C A＋B C＋D B2 B3 B4 D