某计算机的指令流水线由四个功能段组成,指令流经各功能段的时间(忽略各功能段之间的缓存时间)分别为90ns、80ns、70ns和60ns,则该计算机的CPU时钟周期至少是()。A、90nsB、80nsC、70nsD、60ns

题目

某计算机的指令流水线由四个功能段组成,指令流经各功能段的时间(忽略各功能段之间的缓存时间)分别为90ns、80ns、70ns和60ns,则该计算机的CPU时钟周期至少是()。

  • A、90ns
  • B、80ns
  • C、70ns
  • D、60ns
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第1题:

假设某CPU的时钟周期为5ns,所访问的主存的存取周期为60ns,为了正确读出主存中的指令和数据,还需在总线周期中插入两个等待状态,则此CPU的总线周期应该为( )。

A.10ns

B.20ns

C.40ns

D.50ns


正确答案:D

第2题:

某计算机执行一条指令的过程分为取指令、分析指令和执行指令3段操作,每一段操作占用的时间分别是△t、2△t、3△t。若采用常规的顺序串行执行方式,连续执行n条指令所需时间是(7);若采用流水线方式,3段操作重叠执行时,连续执行n条指令所需时间是(8)。

A.9n△t

B.3n△t

C.6n△t

D.3(n-1)△t


正确答案:C

第3题:

●在下列不同结构的处理机上执行6×6的矩阵乘法C=A×B,计算所需要的最短时间。只计算乘法指令和加法指令的执行时间,不计算取操作数、数据传送和程序控制等指令的执行时间。加法部件和乘法部件的延迟时间都是3个时钟周期,另外,加法指令和乘法指令还要经过"取指令"和"指令译码"的时钟周期,每个时钟周期为20ns,C的初始值为"0"。各操作部件的输出端有直接数据通路连接到有关操作部件的输入端,在操作部件的输出端设置有足够容量的缓冲寄存器。如果处理机内只有一个通用操作部件,采用顺序方式执行指令,那么所需要的时间为 (5) 。如果单流水线标量处理机,有一条两个功能的静态流水线,流水线每个功能段的延迟时间均为一个时钟周期,加法操作和乘法操作各经过3个功能段,那么所需要的时间为 (6) 。

(5) A.105.6ms

B.52.8ms

C.39.6ms

D.72.8ms

(6) A.6480ns

B.3240ns

C.4020ns

D.8040ns


正确答案:C,D
【解析】要完成上面的矩阵乘法,需要完成的各种操作的数量:
需要完成的乘法次数为6×6×6=216次。
需要完成的加法次数为6×6×5=180次。
下面分析处理机的结构会给性能带来什么样的影响。
1.顺序执行时,每个乘法和加法指令都需要5个时钟周期(取指令、指令分析、指令执行),所以所需要的时间为:
T=(216+180)×5×20ns=39600ns=39.6ms
2.单流水线标量处理机,采用两功能静态流水线时,因为有足够的缓冲寄存器,所以可以首先把所有的乘法计算完,并通过调度使加法流水线不出现停顿,所以所需要的时间为:
T=T第一条指令进入流水线+T乘法+T加法=[2+(3+216-1)+3(3+180-1)]×20ns=8040ns

第4题:

现采用四级流水线结构分别完成一条指令的取指、指令译码和取数、运算,以及送回运算结果四个基本操作,每步操作时间依次为60ns,100ns,50ns和70ns。该流水线的操作周期应为(27)ns。若有一小段程序需要用20条基本指令完成(这些指令完全适合于流水线上执行),则得到第一条指令结果需(28)ns,完成该段程序需(29)ns。

在流水线结构的计算机中,频繁执行(30)指令时会严重影响机器的效率。当有中断请求发生时,采用不精确断点法,则将(31)。

A.50

B.70

C.100

D.280


正确答案:C

第5题:

现采用4级流水线结构分别完成一条指令的取指、指令译码和取数、运算以及送回运算结果4个基本操作,每步的操作时间依次为60ns、100ns、50ns和70ns。该流水线的操作周期应为(50)ns。若有一小段程序需要用20条基本指令完成(这些指令完全适合于在流水线上执行),则得到第一条指令结果需(51)ns,完成该段程序需(52)ns。在流水线结构的计算机中,频繁执行(53)指令时会严重影响机器的效率。当有中断请求发生时,若采用不精确断点法,则将(54)。

A.50

B.70

C.100

D.280


正确答案:C

第6题:

利用并行处理技术可以缩短计算机处理一个问题的时间,开发计算机系统的并行性措施有3类:(5)。流水线处理机属于(6),某机采用4级流水线结构完成一条指令,每一级流水操作实际需要的时间为:取指令60ns,指令译码和取数40ns,运算70ns,送结果50ns。计算机执行一条程序需要100条基本指令,理想情况下流水线计算机需要(7)时间完成这段程序。

A.多处理机,多级存储器,中断系统

B.资源重复,资源共享,时间重叠

C.高速缓存,流水线结构,DMA

D.虚拟存储器RISC流水线结构


正确答案:B

第7题:

在下列不同结构的处理机上执行6x6的矩阵乘法C:A×B,计算所需要的最短时间。只计算乘法指令和加法指令的执行时间,不计算取操作数、数据传送和程序控制等指令的执行时间。加法部件和乘法部件的延迟时间都是3个时钟周期,另外,加法指令和乘法指令还要经过“取指令”和“指令译码”的时钟周期,每个时钟周期为20ns,C的初始值为“0”。各操作部件的输出端有直接数据通路连接到有关操作部件的输入端,在操作部件的输出端设置有足够容量的缓冲寄存器。如果处理机内只有一个通用操作部件,采用顺序方式执行指令,那么所需要的时间为(5)。如果单流水线标量处理机,有一条两个功能的静态流水线,流水线每个功能段的延迟时间均为一个时钟周期,加法操作和乘法操作各经过3个功能段,那么所需要的时间为(6)。

A.105.6ms

B.52.8ms

C.39.6ms

D.72.8ms


正确答案:C

第8题:

现采用四级流水线结构分别完成一条指令的取指、指令译码和取数、运算以及送回运算结果四个基本操作,每步操作时间依次为60ns,100ns,50ns和70ns。该流水线的操作周期应为(4)ns。若有一小段程序需要用20条基本指令完成(这些指令完全适合于流水线上执行),则得到第一条指令结果需(5)ns,完成该段程序需(6)ns。

(65)

A.50

B.70

C.100

D.280


正确答案:C

第9题:

● 某指令流水线由 5段组成,第 1、3、5段所需时间为?t,第2、4段所需时间分别为3?t、2?t,如下图所示,那么连续输入n条指令时的吞吐率(单位时间内执行的指令个数)TP 为 (6) 。


正确答案:B

第10题:

某指令流水线由 5段组成,第 1、3、5段所需时间为?t,第2、4段所需时间分别为3?t、2?t,如下图所示,那么连续输入n条指令时的吞吐率(单位时间内执行的指令个数)TP 为 (5)。

A.A

B.B

C.C

D.D


正确答案:B
本题考查计算机系统流水线和接口方面的基础知识。吞吐率和建立时间是使用流水线技术的两个重要指标。吞吐率是指单位时间里流水线处理机流出的结果数。对指令而言,就是单位时间里执行的指令数。流水线开始工作时,需经过一定时间才能达到最大吞吐率,这就是建立时间。若m个子过程所用时间一样,均为t0,则建立时间T0=mt0。本题目中,连续输入n条指令时,第1条指令需要的时间为(1+3+1+2+1)t,之后,每隔3t便完成1条指令,即流水线一旦建立好,其吞吐量为最长子过程所需的时间的倒数。综合n条指令的时间(1+3+1+2+1)t+(n-1)×3t,因此吞吐率为B

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