部件级流水线

题目

部件级流水线

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第1题：

下面是有关微处理器指令流水线的叙述，其中错误的是

A．指令流水线中的功能部件(如取指部件、译码部件等)同时执行各自的任务

B．指令流水线在理想情况下，每个时钟都有一条指令执行完毕

C．Pentium处理器中的所谓“超级流水线”就是指级数很多而每级功能又比较简单的流水线

D．Pentium4微处理器中含有三条功能相同的整数运算流水线

正确答案：D
解析：用流水线技术的CPU使用指令重叠的办法，即在一条指令还没有处理完时，就开始处理下一条指令。典型的流水线将每一条机器指令分成取指、译码、取操作数、执行、回写5步。在理想条件下，平均每个时钟周期可以完成一条指令。而所谓“超级流水线处理”是将机器指令划分为更多级的操作，以减轻每一级的复杂程度。在流水线的每一步中，如果需要执行的逻辑操作少一些，则每一步就可以在较短的时间内完成。

第2题：

PentiumⅡ的整数处理部件中指令流水线的条数和流水线级数分别是( )

A．2和5

B．3和14

C．2和8

D．2和14

正确答案：B
解析：PentiumⅡ的超标量结构从二路增加到3路，因而一个时钟周期内可同时执行3条简单的指令。此外，每条流水线也从5级增加到14级。这样，流水线中指令的执行将分成14步来完成，从而为设计和制造频率更高的CPU创造了条件。

第3题：

● 下面关于超级流水线的论述中，正确的是（19）。

（19）

A. 超级流水线用增加流水线级数的方法缩短机器周期

B. 超级流水线是一种单指令流多操作码多数据的系统结构

C. 超级流水线配置了多个功能部件和指令译码电路，采用多条流水线并行处理

D. 超级流水线采用简单指令以加快执行速度

正确答案：A

第4题：

下列关于流水线方式执行指令的叙述中，不正确的是（）。

A.流水线方式可提高单条指令的执行速度
B.流水线方式下可同时执行多条指令
C.流水线方式提高了各部件的利用率
D.流水线方式提高了系统的吞吐率

答案：A

解析：

流水线（pipeline）技术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。流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水，即取指令、译码、执行、写回结果，浮点流水又分为八级流水。

第5题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(4△t)、分析指令( 2△t)、取操作数(6△t)、运算(2△t) , 写回结果(4△t)组成,并分别用5个子部件完成,该流水线的最大吞吐率为( ) ;若连续向流水线拉入10条指令，则该流水线的加速比为(请作答此空)。

A. 1:10
B. 2:1
C.5:2
D. 3:1

答案：C

解析：

最大吞吐率Tpmax =1/max (T1，... Ti，.. Tm)，而其中, m是流水线的段数,是特定过程段执行时间。加速比(S)定义:不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间比即为加速比。通常加速比大于1。(1) 使用流水线的时间T= (10-1) *6△t+(4+2+6+2+4) △t=72△t,指令条数=10。( 2 )不使用流水线的时间t0= ( 4+2+6+2+4) △t*10=180△t。加速比=90△t/36△t=5/2最大的时间段是3△t.因此最大吞吐率=1/3△t。

第6题：

PentiumⅡ的整数处理部件中，指令流水线的条数和流水线的级数分别是( )。

A．2，5

B．3，14

C．2，8

D．2，14

正确答案：B

第7题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令,设每条指令的执行由取指令( 2△t)、分析指令( 1△t)、取操作数(3△t)、运算(1△t).写回结果 (2△t)组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为(请作答此空) ;若连续向流水线拉入10条指令，则该流水线的加速比为( ) 。

答案：B

解析：

第8题：

下面哪个不是流水线分类的类型()

A、操作部件级

B、处理器级

C、系统级

D、任务级

参考答案：D

第9题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(3△t)、分析指令(1△t)、取操作数(5△t)、运算(1△t)，写回结果(2△t)组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为( )。

答案：B

解析：

吞吐率：单位时间内流水线完成的任务数量。
最大吞吐率 =1/max（

），而其中，m是流水线的段数，是特定过程段执行时间。

第10题：

某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(2 Δt )、分析指令(1Δt )、取操作数(3Δt )、运算(1Δt )和写回结果(2Δt ) 组成，并分别用5 个子部件完成，该流水线的执行周期为（请作答此空）；若连续向流水线输入10条指令，该流水线完成的时间为（）。

A.3Δt
B.1Δt
C.2Δt
D.7Δt

答案：A

解析：

流水线的执行周期为流水线执行时间最长的一段。10条指令使用流水线的执行时间=（2Δt+1Δt+3Δt+1Δt+2Δt）+（10-1）*3Δt=36Δt。

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