一条指令要执行要经过3个阶段取指令、译码、执行每个阶段都要花费一个机器周期如果没有采用流水线技术那么这条指令执行需要3个机器周期如果采用了指令流水线技术那么当这条指令完成“取指”后进入“译码”的同时下一条指令就可以进行“取指”了这样就提高了指令的执行效率。‌指令流水线‌是CPU把指令执行拆成多段让多条指令重叠并行跑的提速技术最早由Intel在486芯片上应用。一、公式流水线执行时间流水线执行时间1条指令执行的时间 最长时间段 × (n-1)加速比加速比 不采用流水线的执行时间 / 采用流水线的执行时间流水线的操作周期流水线的操作周期为长操作时间吞吐率流水线的吞吐率是最长流水段操作时间的倒数。连续输入n条指令的吞吐率总指令数/总指令数执行的时间n为总指令数顺序执行时间顺序执行时间1条指令执行的时间×总指令数流水线执行时间相关题目1、某指令流水线由 5 段组成第 1、3、5 段所需时间为 Δt第 2、4 段所需时间分别为 3Δt、2Δt。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 。2009 上半年 第 6 题吞吐率计算5 段A.n / [5 × (32)Δt]B.n / [(332)Δt 3(n−1)Δt]C.n / [(32)Δt (n−3)Δt]D.n / [(32)Δt 5 × 3Δt]2、以下关于指令流水线性能度量的叙述中错误的是 。2015 上半年 第 6 题A.最大吞吐率取决于流水线中最慢一段所需的时间B.如果流水线出现断流加速比会明显下降C.要使加速比和效率最大化应该对流水线各级采用相同的运行时间D.流水线采用异步控制会明显提高其性能3、某四级指令流水线分别完成取指、取数、运算、保存结果四步操作。若完成上述操作的时间依次为 8ns、9ns、4ns、8ns则该流水线的操作周期应至少为 ns。2017 下半年 第 2 题操作周期 最长段A.4B.8C.9D.334、流水线的吞吐率是指单位时间流水线处理任务数如果各段流水的操作时间不同则流水线的吞吐率是 的倒数。2018 上半年 第 6 题吞吐率的定义A.最短流水段操作时间B.各段流水的操作时间总和C.最长流水段操作时间D.流水段数乘以最长流水段操作时间5、下列关于流水线方式执行指令的叙述中不正确的是 。2018 下半年 第 6 题流水线的作用辨析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6、一条指令的执行过程可以分解为取指、分析和执行三步在取指时间 t取指 3Δt、分析时间 t分析 2Δt、执行时间 t执行 4Δt 的情况下若按串行方式执行则 10 条指令全部执行完需要5Δt。若 按照流水方式执行则执行完 10 条指令需要6Δt。2012 上半年 第 5、6 题串行 vs 流水10 条指令5A. 40 B. 70C. 90D. 1006A. 20 B. 30 C. 40D. 457、某指令流水线由 4 段组成各段所需要的时间依次为 Δt、2Δt、3Δt、Δt。连续输入 8 条指令时的吞吐 率单位时间内流水线所完成的任务数或输出的结果数为 。2013 下半年 第 4 题吞吐率计算4 段 · 8 条A.8 / 56ΔtB.8 / 32ΔtC.8 / 28ΔtD.8 / 24Δt8、通常可以将计算机系统中执行一条指令的过程分为取指令、分析和执行指令 3 步。若取指令时间为 4Δt分析时间为 2Δt执行时间为 3Δt按顺序方式从头到尾执行完 600 条指令所需时间为4Δt 若按照执行第 i 条、分析第 i1 条、读取第 i2 条重叠的流水线方式执行指令则从头到尾执行完 600 条指令所需时间为5Δt。2014 上半年 第 4、5 题串行 vs 流水600 条指令4A. 2400 B. 3000 C. 3600D. 54005A. 2400B. 2405C. 3000 D. 30099、将一条指令的执行过程分解为取指、分析和执行三步按照流水方式执行若取指时间 t取指 4Δt、分 析时间 t分析 2Δt、执行时间 t执行 3Δt则执行完 100 条指令需要的时间为 Δt。2016 下半年 第 5 题流水线总时间100 条A.200B.300C.400D.40510、执行指令时将每一条指令都分解为取指、分析和执行三步已知取指时间 t取指 5Δt分析时间 t分析 2Δt执行时间 t执行 3Δt如果按照 [执行]k、[分析]k1、[取指]k2 重叠的流水线方式执行指令 从头到尾执行完 500 条指令需 Δt。2019 下半年 第 6 题A.2500B.2505C.2510D.2515