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计算机系统结构-第四章(习题

解答)

LT

1.假设一条指令的执行过程分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一

段的时间分别是△t、2△t和3△t。在下列各种情况下，分别写出连续执行

n条指令所需要的时间表达式。

⑴顺序执行方式。

⑵仅“取指令”和“执行”重叠。

⑶“取指令”、“分析”和“执行”重叠。

答：

⑴顺序执行方式

12

12

12

△23

n

T＝(ttt)＝n(△t＋2△t＋3△t)＝6n△t

取址i分析i执行i

i1

⑵仅“取指令”和“执行”重叠

12

12

12

△23

n-1

T＝6△t＋(tt)＝6△t＋(n-1)(2△t＋3△t)＝(5n＋1)△t

分析i执行i

i1

⑶“取指令”、“分析”和“执行”重叠

1234

1234

1234

△23

n-1

T＝6△t＋(t)＝6△t＋(n-1)(3△t)＝(3n＋3)△t

执行i

i1

2.一条线性流水线有4个功能段组成，每个功能段的延迟时间都相等，都为

△t。开始5个任务，每间隔一个△t向流水线输入一个任务，然后停顿2

个△t，如此重复。求流水线的实际吞吐率、加速比和效率。

答：

123456789101112131415

123456789101112131415

...

123456789101112131415

123456789101112131415

1234567891011121314151617181920212223

我们可以看出，在（7n+1）Δt的时间内，可以输出5n个结果，如果指令

的序列足够长（n→∞），并且指令间不存在相关，那么，吞吐率可以认为满足：

5n