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1、计算机系统结构习题讲解,第3章 流水线,题3.11,(1)顺序执行方式 T1=100*(+)仅“执行k”和“取指k+1”重叠 T2=+100+99*max,+,“执行k”、“分析k+1”、“取指k+2”重叠 T3=+max,+98*max,+max,+,(2)已知=2,=,代入以上公式得 T1=500,T2=401,T3=203(3)已知=5,=2,代入以上公式得 T1=1200,T2=705,T3=510,题3.12,题3.13,试画出连续处理4个数据的处理过程时空图，并求出 流水线的实际吞吐率、加速比和效率。,（2）说明消除瓶颈段的两种方法。采取两种方法改造流水线，分别画出改造后的流水线和
2、连续处理4个数据的时空图，并求出流水线的实际吞吐率、加速比和效率。消除流水线瓶颈段的两种方法是瓶颈段细分和瓶颈段并联。采用瓶颈段细分的方法,使用瓶颈段并联方法改造流水线瓶颈段S4,题3.14,F=(A1+A2)+(A3+A4)+(A5+A6)+(A7+A8)+(A9+A10),1,2,3,4,5,1+2=6 3+4=7 6+5=8 7+8=9,题3.15,连续流入10个对象，流水线的实际吞吐率为,连续流入10个对象，流水线的效率为,（3）为提高吞吐率，需要增设一个段S3与原来的段 串联，从而消除瓶颈,题3.16,（1）画出计算abcd用时最少的时空图，并求流水线的实际吞吐率、加速比和效率。,F
3、=abcd,1,2,12=3,（2）采用瓶颈段细分方法改造尾乘段，画出实现同一计算的时空图，并求流水线的实际吞吐率、加速比和效率。,（3）采用瓶颈段并联方法改造尾乘段，画出实现同一计算的时空图，并求流水线的实际吞吐率、加速比和效率。,题3.17,F=(a1+b1)(a2+b2)(a3+b3)+(a4+b4),1,2,3,4,1*2=5 3*4=6 5*6=7,S1,S2,S3,S4,S5,S6,t,T=15,题3.18,F=a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4+a5*b5+a6*b6+a7*b7+a8*b8,1,2,3,4,5,6,7,8,1+2=9 3+4=10 5+6=11 7+
4、8=129+10=13 11+12=14 13+14=15,题3.19,f=x1*y1*z1+x2*y2*z2+x3*y3*z3+x4*y4*z4+x5*y5*z5,1 6 2 7 3 8 4 9 5 10,6+7=11 8+9=12 10+11=13 12+13=14,题3.20,（1）T1=5*8+5*7=75,AB=a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4+a4*b4+a5*b5+a6*b6+a7*b7+a8*b8,（2）,（3）乘加双功能静态流水线,9+10=13 11+12=14 13+14=15,（4）乘加双功能动态流水线,乘,加,9+7=12 10+8=13 11+12=1
5、4 13+14=15,题3.21,（1）F=8,1,5,6 C0=(10110001)（2）,（3）可得调度策略及平均时间间隔为:(7)7(3,4,7)14/3(2,2,7)3.67(4,3)3.5(2,7)4.5(4,7)5.5(3,7)5(4,3,7)4.67(3,4)3.5 可得(3,4)为最优调度策略,最小平均延迟时间为3.5。流水线的最大吞吐率为1/(3.5)0.286。（4）按该调度策略，连续流入8个对象时,TP=8/33 0.24/,题3.22,（1）F=6,3,1 C0=(100101),（2）可得调度策略及平均时间间隔为:(2,5)3.5(4)4(5)5(4,5)4.5(2,
6、2,5)3 可得等时间间隔调度的最优调度策略是(4)，流水线的最大吞吐率为TPmax=1/(4)=0.25/不等时间间隔调度的最优调度策略是(2,2,5)，流水线的最大吞吐率为TPmax=1/(3)=0.33/,（3）按等时间间隔最优调度策略(4)，连续输入10个任务时的流水线实际吞吐率、加速比和效率为：,E=(10*10)/(5*43)=20/43 0.465,按不等时间间隔最优调度策略(2,2,5)，连续输入10个任务时的流水线实际吞吐率、加速比和效率为：,题3.23,（1）F=5,2,1 C0=(10011)（2）显然最优调度策略为(3),因此流水线的 最大吞吐率为 TPmax=1/3=1/30ns 0.033/ns,（3）按最优调度策略连续输入6个对象时,题3.24,（1）F=5,4,2 C0=(11010),（2）按最优调度策略连续处理4个对象,题3.25,标量流水处理机的时空图,ILP=4的超标量处理机时空图,ILP=4的超长指令字处理机的时空图,ILP=4的超流水处理机的时空图,
