第四章作业答案.ppt

1、若有一静态多功能流水线分为6段，如下图所示，其中乘法流水线由1、2、3、6段组成，加法流水线由1、4、5、6段组成。使用流水线时，要等某种功能（如加法）操作都处理完毕后才能转换成另一种功能（如乘法）。 若要计算：A×B=（a1+b1）×（a2+b2）×（a3+b3） 问：（1）在上述流水方式下，完成A×B需多少时间？画出时空图并计算此流水线的使用效率和吞吐率。 （2）与顺序运算方式相比，加速比为多少？ 1 2 3 4 5 6 τ τ τ τ τ 2τ T 解: (1) 1 2 3 4 1 2 3 4 4 5 5 5 1 2 3 1 2 3 19 τ S 6 1 2 3 4 5 4 5 完成A*B需要的时间=19 τ 效率为： 吞吐率为： （2）加速比为： 2、已知某单功能非线性流水线的预约表如下图，要求： （1）列出禁止表F和冲突向量C。 （2）画出该流水线状态图，确定其最小平均延迟以及此时的调度方案？ 当按此流水调度方案共输入8个任务时，则其实际吞吐率为多少？ 时间t 段s t1 t2 t3 t4 t5 t6 1 × × 2 × × 3 × 4 × 附图 解：(1)禁止表F={4} 冲突向量 C=(1000) (2)最佳调度策略(1，1，1，5) 吞吐率=8/17Δt 1000 1100 1010 1001 1110 1011 1101 1111 〉=5 〉=5 〉=5 〉=5 〉=5 〉=5 〉=5 〉=5 1 2 3 2 3 3 1 3 2 1 1 2 各种调度方案及其相应的平均延迟： 调度方案 平均延迟 （5） （3） （1，1，1，5） （2，3） （3，2） （1，5） （1，1，5） （2，5） （2，3，5） （2，1，5） （3，5） （3，2，5） （2，1，2，5） (1，2，3，5) （2，1，2，3） 5 3 2 2.5 2.5 3 2.3 3.5 3.3 2.7 4 3.3 2.5 2.525 2 3、有一个双输入端的加-乘双功能静态流水线，由经过时间为△t、△t、2△t、△t的1、2、3、4四个子过程构成。加按1 2 4连接，乘按1 3 4连接，流水线输出设有数据缓冲器，也可将数据直接返回输入。现要执行 A*（B+C*（D+E*F））+G*H 的运算，请调整计算顺序，画出能获得吞吐率尽量高的流水时空图，标出流水线入、出端数据的变化情况，求出完成全部运算的时间及此期间整个流水线吞吐率，效率，加速比？如对流水线瓶颈子过程再细分，最少只需多少时间可完成全部运算？若子过程3不能再细分，只能用并联方法改进，问流水线的效率为多少？ 解：根据题意，对算法经调整后，能使流水吞吐率尽量高的流水时空图如图所示。图中已标出了流水线入、出端的数据变化情况。 S 1 2 3 4 1 2 1 2 1 2 3 3 3 1 2 3 4 5 6 4 5 4 5 6 6 4 5 6 7 8 7 8 7 8 9 9 9 输入 输出 AC EF AB GH ACD ACEF AB ACD ACEF GH ACEF+GH ACD+AB AC EF AB GH ACD ACEF ACD+AB ACEF+GH ACEF+GH+ACD+AB 21△t S 1 2 31 32 1 2 1 3 2 4 3 5 6 4 5 6 7 8 7 8 7 8 9 9 9 根据上图的流水时空图，可以看出，完成全部运算的时间为21△t。 如果现在将瓶颈子过程3细分成两个子过程，则时空图如下图所示。 4 1 3 2 4 5 6 1 3 2 4 5 6 16△t S 1 2 31 32 1 2 1 3 1 3 3 5 5 4 5 6 7 8 7 8 7 8 9 9 9 4 2 4 2 4 6 6 1 3 2 4 5 6 16△t 由上图可见，完成全部运算最少需要16△t的时间即可。 现在若子过程3不能再细分了，只能用2个子过程3通过并联来改进，则其时空图如下图所示。 完成全部运算时的流水线效率 4、超级标量机和超级流水线机都能开发指令级的并行性，现假定这两种机器的流水线都为4段，每段均需1个时钟周期。若在超级标量机中，每个时钟周期可同时启动3条指令，而超级流水线机中则是每隔1/3时钟周期启动一条指令。现若要执行6条指令的代码序列，问在两种机器上各需用多少