《计算机系统结构习题讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机系统结构习题讲解（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、计算机系统结构习题讲解第3章 流水线题3.11l (1) 顺序执行方式l T1=100*( + + ) l 仅“执行k”和“取指k+1”重叠l T2= + 100 +99*max , +t1t2t3t1取指k分析k执行k取指k+1 分析k+1 执行k+1取指k+2 分析k+2 执行k+2t2t1t3t3l “执行k”、“分析k+1”、“取指k+2”重叠l T3= + max , + 98* max , , + max , + 取指k分析k执行k取指k+1 分析k+1 执行k+1取指k+2 分析k+2 执行k+2取指k+3 分析k+3 执行k+3t1t1t2t1t2 t3t2t3t3l (2)
2、已知 = =2 , = , 代入以上公 式得 T1=500 , T2=401 , T3=203l (3) 已知 = =5 , =2 , 代入以上公 式得 T1=1200 , T2=705 , T3=510t1t2tt3t ttt t1t3tt2t ttt题3.12S1S21111 S3S4222233334444555566667777888899991010101011112222TP=10/15 =0.67/tttS=10*4 /15 =2.67ttE=(4*10 ) / (4*15 ) =0.67t题3.13S1S2S3S4 tttt3(1)试画出连续处理4个数据的处理过程时空图，并求出
3、流水线的实际吞吐率、加速比和效率。TP=4/15 =0.267/ttS=24 /15 =1.6ttS1S2S3S4111111222222333333444444E=(6 *4)/(15 *4)=0.4ttl （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 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。l 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。l 采用瓶颈段细分的方法S1S2S3S41S42S43 ttttttS1S2S3S41S42S43111111222222333333444444t TP=4/9 =0.444/t
4、tS=24 /9 =2.67ttE=(6 *4)/(9 *6)=0.444ttl 使用瓶颈段并联方法改造流水线瓶颈段S4S1S2S3S43S41tttS42 t3t3t3S1S2S3S41S42S43111111222222333333444444t TP=4/9 =0.444/ttS=24 /9 =2.67ttE=(6 *4)/(9 *6)=0.444tt题3.14F=(A1+A2)+(A3+A4)+(A5+A6)+(A7+A8)+(A9+A10 )123451+2=6 3+4=7 6+5=8 7+8=9S1S2S3S411111222223333344444S555555666667777
5、78888899999TP=9/21 =0.429/ttS=9*5 /21 =2.143tt E=(9 *5)/(21 *5)=0.429tt题3.15S1S2S3S4（1）当流水线间隔 连续流入对象时，会发生流水线阻塞t（2）最大吞吐率是TPmax=1/2 =0.5/ ttt连续流入10个对象，流水线的实际吞吐率为TP=10/(5+9*2) =0.435/tt连续流入10个对象，流水线的效率为E=(10*5 )/(23 *4) 0.543tt（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T=(5+9) =14 ttTP=10/14 0.714/ttE=(10*5 )/(1
6、4 *5) 0.714tt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。S1S2S3111112222233333F=abcd 1212=3T=13tTP=3/13 0.23/ttS=3*5 /13 1.154ttE=(3*5 )/(13 *3) 0.38tt（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。S1S21S311111S22S232222233333T=11tTP=3/11 0.27/ttS=3*5 /11 1.364ttE=(3*5 )/(11 *5) 0.27tt（3）采用瓶颈段
7、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。T=11tTP=3/11 0.27/ttS=3*5 /11 1.364ttE=(3*5 )/(11 *5) 0.27ttS1S21S311111S22S232222233333题3.17F=(a1+b1) (a2+b2) (a3+b3)+(a4+b4) 12341*2=5 3*4=6 5*6=7S1S2S3S4S5S61111t222233334444555566667777TP=7/(15 )tT=15tS=(7*4 )/15 1.867ttE=(7*4 )/(6*15 ) 0.31tt题3.18F=a1
8、*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4+a5*b5+a6*b6+a7*b7+a8*b8 123456781+2=9 3+4=10 5+6=11 7+8=12 9+10=13 11+12=14 13+14=15S1S2S51111S3S4S622223333444455556666777788889999101010101111111112121212131313131414141415151515T=26tS=(15*4 )/26 2.308tttTP=15/(26 ) 0.577/tE=(15*4 )/(6*26 ) 0.385tt题3.19f=x1*y1*z1+x2*y2*z2+x3*
9、y3*z3+x4*y4*z4+x5*y5*z51 6 2 7 3 8 4 9 5 10 6+7=11 8+9=12 10+11=13 12+13=14S1S2S51111S3S4S6222233334444555566667777888811111111121212121313131314141414999910101010T=22ttTP=14/(22 ) 12.7*106/sS=(14*4 )/22 2.545ttE=(14*4 )/(6*22 ) 0.424tt题3.20l （1）T1=5 *8+5 *7=75AB=a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4+a4*b4+a5*b5+
10、a6*b6+a7*b7+a8*b8tttTP1=15/75 =0.2/ttE1=(15*5 )/(2*75 )=0.5tt乘加123456789101112131415AB=a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4+a5*b5+a6*b6+a7*b7+a8*b81 9 2 10 3 11 4 12 5 13 6 14 7 15 8 乘加123456789101112131415tS=(15*5 )/45 1.67ttE=(15*5 )/(2*45 ) 0.83ttT=9*5 =45ttTP=15/(45 ) 0.33/t（2）（3）乘加双功能静态流水线AB=a1*b1+a2*b2+a3*
11、b3+a4*b4+a5*b5+a6*b6+a7*b7+a8*b81 9 2 3 10 4 5 11 6 7 12 8 9+10=13 11+12=14 13+14=151111122222333334444455555666667777788888乘99999加101010101011111111111212121212131313131314141414141515151515T=30tS=(15*5 )/30 =2.5ttE=(15*5 )/(10*30 ) =0.25tttTP=15/(30 ) =0.5/t（4）乘加双功能动态流水线111112222233333444445555566
12、6667777788888乘99999加101010101011111111111212121212131313131314141414141515151515AB=a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4+a5*b5+a6*b6+a7*b7+a8*b81 9 2 3 10 4 5 11 6 7 8 9+7=12 10+8=13 11+12=14 13+14=15T=26tS=(15*5 )/26 =2.88ttE=(15*5 )/(10*26 ) =0.288tttTP=15/(26 ) =0.58/t题3.21l （1）F= 8, 1, 5, 6 C0=( 10110001 )l （
13、2） 1011000110110111101111011011101110111111733427 47 27l （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) 3.5l 可得 (3,4)为最优调度策略l 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。l（4）按该调度策略，连续流入8个对象时t tT=( 9+3+4+3+4+3+4+3 ) =33ttTP=8/33 0.24/ttS=8*9 /33 2.18ttE=(8*10 )/ (5*33 ) 0.485tt题3.22l （1）F= 6, 3, 1
