计算机系统结构计算题(共5页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上计算题 用一条4段浮点加法器流水线求8个浮点数的和：ZABCDEFGH解： Z(AB)(CD)(EF)(GH) 例 设在下图所示的静态流水线上计算： 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，试计算其吞吐率、加速比和效率。 （3）计算性能在18个t时间中，给出了7个结果。吞吐率为： 不用流水线，由于一次求和需6t，一次求积需4t， 则产生上述7个结果共需（46+34）t = 36t 加速比为 流水线的效率 例 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2t，其余各段时间均为t，而且流水线的输出可以直接返

2、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: 试计算其吞吐率、加速比和效率。 (1) 选择适合于流水线工作的算法应先计算A1B1、A2B2、A3B3和A4B4；再计算(A1B1)(A2B2) (A3B3)(A4B4)；然后求总的累加结果。(2) 画出时空图(3) 计算性能 非线性流水线例5.3：一条4功能段的非线性流水线，每个功能段的延迟时间都相等，它的预约表如下： (1)写出流水线的禁止向量和初始冲突向量。 (2)画出调度流水线的状态图。 (3)求最小启动循环和最小平均启动距离。 (4)求平均启动距离最小的恒定循环。 解：(1)禁止向量为：(2，4，6) 初始冲突向量：S = (

3、2)构造状态图 S逻辑右移2、4、6位时，不作任何处理， 逻辑右移1、3、5和大于等于7时： S右移1位之后：， S右移3位之后：， S右移5位之后：， S右移7位或大于7位后：还原到它本身。右移5位之后：，右移3位之后：，右移5位之后：。 简单循环：状态图中各种冲突向量只经过一次的启动循环。(3)最小的启动循环为（1，7）和（3，5）, 平均启动距离为 4。(4)启动距离最小的恒定循环为（5） 向量链接练习题加法需6拍，相乘需7拍，从存储器读数需6拍，求倒数近似值需14拍，打入寄存器及启动功能部件（包括寄存器）各需1拍。解：(1) V0存储器V1V2+V3V4V5*V6 三条指令可并行执行，

4、所需时间为执行时间最长的指令的执行时间：(1+7+1) + (32-1) = 402) V2V0+V1V3存储器V4V2*V3 指令1、指令2并行执行并与指令3链接，所需时间为(1+6+1) + (1+7+1) + (32-1) = 48(3) V0存储器V3V1+V2V4V0*V3V6V4+V5 指令1、指令2并行执行并与指令3链接，指令4与指令2存在功能部件冲突，需等待前一流水链完成之后执行，所需时间为(1+6+1) + (1+7+1) + (32-1) + (1+6+1) + (32-1) = 87(4) V0存储器V11/V0V3V1+V2V5V3*V44条指令相链接，所需时间为(1+

5、6+1) + (1+14+1) + (1+6+1) + (1+7+1) + (32-1) = 72(5) V0存储器V1V2+V3V4V5*V6s0s1+s2 前3条指令并行执行，最后一条与指令2存在功能部件冲突，所需时间为(1+7+1) + (32-1) + (1+6+1) = 48(6) V3存储器V2V0+V1s0s2+s3V3V1*V4 前2条指令并行执行，后2条指令并行执行，所需时间为(1+6+1) + (32-1) + (1+7+1) +(32-1) = 79(7) V3存储器V2V0+V1V4V2*V3存储器V4 前2条指令执行，再与第3条相链接，此流水链与第4条指令存在功能部件

6、冲突，所需时间为(1+6+1) + (1+7+1) + (32-1) + (1+6+1) + (32-1) = 87(8) V0存储器V2V0+V1V3V2*V1V5V3*V4前2条指令相链接，此流水链与第3条指令存在寄存器冲突，第3条指令与第4条指令存在功能部件冲突，所需时间为(1+6+1) + (1+6+1) + (32-1) + (1+7+1) + (32-1) + (1+7+1) + (32-1) = 127在Cray 1机上，按链接方式执行下面4条向量指令（括号中给出相应功能部件时间），如果向量寄存器和功能部件之间的数据传输需要1拍，试求此链接流水线的流过时间为多少拍？如果向量长度为64，则需要多少拍能得到全部结果。 V0存储器 (存储器取数：7拍)V2V0+V1 (向量加：3拍)V3V2A3 (按照A3左移：4拍)V5V3V4 (向量逻辑乘：2拍)解：流水线经过时间为(1+7+1) + (1+3+1) + (1+4+1) + (1+2+1) = 24。如果向量长度为64，则需24 + (64-1) = 87拍能得到全部结果。专心-专注-专业