流水線計算

流水線計算:

某計算機系統採用5級流水線結構執行指令,設每條指令的執行由取指令(2Δt),分析指令(1Δt),取數操作(3Δt),運算(1Δt)和寫回結果(2Δt)組成,並分別用5個子部件完成,該流水線的最大吞吐量(?);若連續向流水線輸入10條指令,則該流水線的加速比爲(?);

n:指令條數,最大吞吐量計算公式:
指令條數 / (流水線週期和 + (指令條數 - 1) * 最大指令週期),即:

n / (SUM(Δt) + (n - 1) * max(Δt))

解:

1) 流水線最大吞吐量:

    n / (2Δt + 1Δt + 3Δt + 1Δt + 2Δt + (n - 1) * 3Δt)  

=  n/(6Δt + 3nΔt);

當n趨向於無窮大的時候,上式結果爲 1/3;

2) 流水線的加速比:

10條指令不適用流水線 = 

(2Δt + 1Δt + 3Δt + 1Δt + 2Δt) * 10 = 90Δt;

10條指令使用流水線 =

(2Δt + 1Δt + 3Δt + 1Δt + 2Δt + (10 - 1) * 3Δt) = 36Δt;

加速比:

90Δt / 36Δt = 5:2;