指令流水线的计算

最新推荐文章于 2024-12-12 18:59:48 发布
最新推荐文章于 2024-12-12 18:59:48 发布
阅读量2.7k 收藏 1
点赞数 1
分类专栏： 数据结构算法 文章标签： 数据结构 算法

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。

6、计算机芯片指令流水线
天涯雨的博客
04-29 796
指令流水线的基本思想；指令流水线的特点；流水线指令周期；100条指令执行时间的理论公式和实践公式；指令吞吐率；指令流水线最大吞吐率；指令流水线加速比。
指令流水线——基本概念与性能指标
流楚丶格念的博客
06-17 6285
文章目录指令流水的定义1. 顺序执行方式：总耗时T = n×3t = 3nt优缺点2. 一次重叠执行方式：总耗时T = 3t + (n-1)×2t = (1+2n)t优缺点3. 二次重叠执行方式：总耗时T = 3t + (n-1)×t = (2+n)t注意：流水线的表示方法1. 指令执行过程图2. 时空图流水线的性能指标1. 吞吐率2. 加速比3. 效率： 指令流水的定义 一条指令的执行过程可以分成多个阶段（或过程）。 根据计算机的不同，具体的分法也不同。 取指：根据PC内容访问主存储器，取出一条指令送到
计算机基础之流水线(七)
Wyndem的博客
04-25 7499
题目：一条指令分为取指、分析、执行，分别执行的时间为：取指:2ns、分析2ns、执行1ns。 流水线周期 取该指令最大的耗时时间，为:2ns，那么该流水线的周期为:2ns 100条指令全部执行需要的时间 理论公式 公式：一条指令执行的时间+(全部指令数量-1)*流水线周期 一条指令执行的时间为:取值2ns+分析2ns+执行1ns=5ns 全部指令数量为:100 流水线周期为:...
指令的流水线计算
weixin_47020721的博客
03-17 1321
1、流水线的吞吐率是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。计算流水线吞吐率的公式如下。如上例题1 的吞吐率为 = 10/45。1、流水线周期为执行时间最长的一段。答案： （1）（3+2+4）
流水线的指令解读及相关计算
aiden_kevin的博客
02-16 4778
前言        指令通常存储在主存中，默认情况下由程序计数器进行依次读取，除非遇到 JMP 命令才会进行跳转继续执行。而执行一条指令的过程一般如下： ①先从存储器中读取一条指令然后送到 1、流水与非流水的简单介绍 2、 ...
计算机体系结构----指令流水线吞吐率、效率计算
1900的博客
10-31 1万+
一条指令流水线被分为k段，每一段时间都为Δt\Delta tΔt，连续输入n条指令。 处理完n个任务所用的时间记作TkT_kTk​： Tk=kΔt+(n−1)Δt T_k=k\Delta t+(n-1)\Delta t Tk​=kΔt+(n−1)Δt 这个比较好理解，看时空图即可 吞吐率记作TPTPTP： TP=nTk=nkΔt+(n−1)Δt TP= \frac{n}{T_k}=\frac{n}{k\Delta t+(n-1)\Delta t} TP=Tk​n​=kΔt+(n−1)Δtn​ n个任务.
Logisim环境下MIPS CPU与理想指令流水线设计
最新发布
05-22
本文将探讨如何利用Logisim工具设计MIPS CPU，以及理想指令流水线的相关概念，并重点介绍单周期MIPS CPU架构。在单周期CPU设计中，指令的取指、解码、执行、访存和写回等操作均在一个时钟周期内完成。这种设计虽然...
【Logisim】MIPS CPU设计、理想指令流水线设计
07-16
本文将深入探讨如何使用Logisim工具设计MIPS CPU以及理想指令流水线的概念。 首先，我们要理解单周期MIPS CPU架构。在单周期CPU设计中，所有的处理器组件，包括取指、解码、执行、访存和写回，都在一个时钟周期内...
MIPS流水线实验报告计算机体系结构MIPS流水线
05-05
在MIPS流水线中，指令的执行过程是按照这五个阶段顺序进行的。 在MIPS流水线实验报告中，我们对五组数据冒险进行了分析，每组数据冒险都存在数据相关性，会导致数据冒险。例如，组1中的两条指令存在数据相关性，...
计算机组成原理实验（Modelsim+单周期+多周期流水线）
05-02
我们学校（某中部985高校）的计组实验资料大全，软件安装包+实验指导书+代码+实验报告。虽然我至今还是没有学会，但是共享一下资源帮助一下后来的同学吧！
流水线技术概念及计算
qq_59954163的博客
08-07 7091
流水线技术 1.概念 流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。各种部件同时处理是针对不同指令而言的，它们可同时为多条指令的不同部分进行工作，以提高各部件的利用率和指令的平均执行速度 取指 ——> 分析 ——> 执行 2.计算 流水线执行时长及周期 流水线周期为执行时间最长的一段 流水线计算公式为： 1条指令执行时间+（指令条数—1）流水线周期 ​ 理论公式：（t^1^+t^2^+……t^k^）△t ​ 实践公式（k+n—1）△t（k
计算机指令流水线时间计算,计算机指令-流水线和吞吐率
weixin_32243309的博客
07-29 3064
流水线我们把计算机的一条指令抽象成三个步骤(实际不止这些)现在向计算机发送三条指令A,B,C，如果不采用流水线的方式传输，那么在每个机器周期中的执行步骤如下图所示(我们假设每个步骤都会耗费一个机器周期)：采用流水线的方式传输如下图所示：对比上面两张图，我们可以看出，流水线是一种准并行处理技术：第1个机器周期：处理A指令的取指步骤第2个机器周期：处理A指令的分析步骤，同时也在处理B指令的取指步骤以此...
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___(4)___ △t。
qingfengke78的专栏
09-15 1万+
2005年下半年软件设计师上午试题<br /> <br />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___(4)___ △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___(5)___△t。<br />供选择的答案：<br />(4)A.5590      B.5595      C.6000        D.6007<
流水线原理与常用计算公式
2301_77585795的博客
12-12 1555
假定指令执行过程包含四个步骤:取指(Instruction FetchIF)、指令分析/译码(Instruction Decode，ID)、运算执行(Execution，EX)和结果写回(WriteBack，WB)。为了实现流水处理器，安排取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)和写回(WB)这4个独立部件，每个部件负责一个子任务的执行，每一个子任务的执行过程称作一个功能段或过程段。若指令流水线，把一条指全分为取指,分析，执行三部分,三部分的执行时间2ns， 2ns，1ns。4，计算流水线的加速比？
【软件设计师】计算机组成原理与体系结构-流水线周期及流水线执行时间计算
yy_bazinga的博客
03-09 3795
计算机组成原理与体系结构-流水线周期及流水线执行时间计算例题流水线周期流水线计算公式 常考：流水线的计算问题 例题 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取指2ns，分析2ns，执行1ns。那么，流水线周期是多少？100条指令全部执行完毕需要的时间是多少？ 流水线周期 流水线周期为执行时间最长的一段。 如例题所示，那么此流水线的周期为2ns。 流水线计算公式 1条指令执行时间 + （指令条数-1）*流水线周期 ① 理论公式：（t1+t2+…+tk）+（n-1）*△t ② 实
2.09 流水线周期及流水线执行时间计算
热门推荐
吮指丶原味姬
06-07 2万+
流水线执行时长的计算 流水线周期 流水线周期为执行时间最长（最耗时）的一段。 比如此处例题，取指2ns，分析2ns，执行1ns。因此流水线周期是2ns。 全部执行完毕所需的时间 先假设每个流程的时间一致，都是流水线周期。 在箭头处消耗了3个流水线周期，完成了一条指令。 第二个箭头处再消耗一个流水线周期，完成了两条指令。 依次类推。以后的指令都只多花费一个周期。 因此我们可以将他们分成两部分。竖线前面的是流水线的建立部分，有运转时间的时间。 计算的时候就是 一条指令的执行时间 （运转时间） + 剩.
串行和流水线两种方式计算指令的执行时间
Hambur_的博客
11-03 4651
串行执行时间为：(3+2+4)△t x 10 = 90△t 流水线执行时间为：(3+2+4)△t + (10-1) x 4△t = 45△t 串行的计算公式为： (取值时间+分析时间+执行时间) x 指令的个数 流水线的计算公式为： 单条指令的执行时间 + (n-1) x 流水线周期 n的意思为指令的个数， 流水线周期的意思为取值，分析，执行三条执行过程中花费时间最多的那条 如本题中流水线周期即为执行时间4△t ...
计算机组成与体系结构——流水线时间计算
YAlter的博客
09-07 3905
例：若指令流水线把一条指令分为取值、分析和执行，且三部分的时间分别是取值2ns,分析2ns，执行1ns。那么，流水线周期是多少？100条指令全部执行完需要多少时间？理论值：先算一条指令耗时：2ns+2ns+1ns=5ns。理论公式：（t¹+t²+t³+…+tⁿ）+（x-1）流水线周期为：∆t = 2ns（最长的时间部分）一条指令执行时间+（指令条数-1）*流水线周期。实际值：一共3部分，100-1= 99 次。时间公式：（n+x-1）*∆t。
指令流水线计算
03-25
### 指令流水线的计算原理 指令流水线是一种实现指令级并行的技术，其基本思想是将一条指令的执行过程划分为多个阶段（如取指、译码、执行、访存和写回），并将这些阶段分布在不同的时钟周期中完成。这样，在同一时刻可以有多个不同阶段的指令处于流水线的不同部分，从而提高处理器的整体吞吐率。 #### 流水线的基本工作流程 在一个典型的五级流水线模型中，每条指令被分解为五个主要阶段： 1. **IF (Instruction Fetch)**：从内存中获取下一条指令。 2. **ID (Instruction Decode and Register Read)**：解析指令并读取寄存器中的操作数。 3. **EX (Execute or ALU Operation)**：执行算术逻辑运算或其他操作。 4. **MEM (Memory Access)**：访问数据存储器以加载或存储数据。 5. **WB (Write Back)**：将结果写回到目标寄存器[^1]。 这种划分允许在理想情况下每个时钟周期都有一条新指令进入流水线，并且每条指令可以在不同的阶段同时运行。 #### 指令级并行性的挑战 尽管流水线能够显著提升性能，但在实际应用中会遇到一些障碍，主要包括三种相关性： 1. **结构相关** 当硬件资源不足以支持某些指令的同时执行时，就会出现结构相关。例如，如果只有一个存储单元用于加载和存储操作，则可能会导致冲突。解决方案通常涉及增加硬件资源，比如使用分离的数据缓存和指令缓存来减少竞争[^2]。 2. **数据相关** 如果当前正在执行的指令依赖于前面尚未完成的结果，则会发生数据相关。这可能导致流水线停滞直到所需数据可用为止。为了缓解这一问题，现代处理器采用了诸如转发技术和乱序执行等机制。 3. **控制相关** 控制相关主要是由分支预测失败引起的。当条件跳转未按预期方向发展时，已经预取入流水线的部分后续指令可能变得无用甚至错误。高级架构通过精确预测以及延迟分支等方式减轻此类影响。 #### 超标量技术扩展指令级并行 除了传统的流水线设计外，超标量技术进一步增强了指令级并行能力。它允许多个功能单元在同一时间周期内并发处理多条相互独立的指令。不过需要注意的是，这种方法并不改变原有指令序列关系而是寻找更多潜在可平行之处加以利用[^3]。 ```python def pipeline_simulation(instructions): stages = [&#39;IF&#39;, &#39;ID&#39;, &#39;EX&#39;, &#39;MEM&#39;, &#39;WB&#39;] cycle_count = 0 for i in range(len(stages)): print(f"Cycle {cycle_count}: Processing stage {stages[i]} of instruction") cycle_count += 1 pipeline_simulation(["ADD R1,R2,R3", "SUB R4,R5,R6"]) ``` 上述代码片段模拟了一个简单的两步指令流经标准五段式流水管线的过程演示。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值