什么是指令流水线？为什么要引入指令流水线？实现指令流水线操作需要哪些硬件支持？

题目

什么是指令流水线？为什么要引入指令流水线？实现指令流水线操作需要哪些硬件支持？

相似考题

1.● 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

2.下面是关于Pentium 4微处理器中指令流水线的叙述，其中错误的是A．有多条指令流水线B．每条指令流水线有多级C．每级流水线的执行时间需要多个时钟周期D．采用指令流水线结构有利于提高微处理器的运算速度

3.以下关于指令流水线的描述中，正确的是(16)。A．出现数据相关时采用猜测法来加快执行B．解决程序转移对流水线的影响需要相关专用通路的支持C．在出现中断的情况下可以让已经进入流水线的指令继续执行D．流水线机器不能执行复杂指令

4.● 以下关于指令流水线的描述中，正确的是 （16） 。（16）A. 出现数据相关时采用猜测法来加快执行B. 解决程序转移对流水线的影响需要相关专用通路的支持C. 在出现中断的情况下可以让已经进入流水线的指令继续执行D. 流水线机器不能执行复杂指令

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  • 第1题：

    奔腾芯片有两条整数指令流水线和一______流水线。


    正确答案：浮点指令
    浮点指令 解析：在经典奔腾中，奔腾芯片由两条整数指令流水线和一条浮点指令流水线组成。

  • 第2题：

    下列关于超标量(Superscalar)技术的叙述，错误的是

    A．超标量技术通过内置多条流水线来同时执行多个处理

    B．超标量技术的实质是以空间换取时间

    C．在经典奔腾中，由两条整数指令流水线和一条浮点指令流水线组成

    D．流水线U和流水线V既可以执行精简指令义可以执行复杂指令


    正确答案：D
    解析：流水线U既可以执行精简指令又可以执行复杂指令，而流水线V只能执行精简指令。

  • 第3题：

    在指令流水线中，最大吞吐率是指

    A.流水线上所完成指令的最大数量

    B.流水线达到稳定状态后可获得的吞吐率

    C.流水线上所完成指令或输出结果的数量

    D.流水线工作中能达到的吞吐率


    正确答案：B

  • 第4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(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。

  • 第6题：

    超级指令流水线


    正确答案:将指令流水线的步骤（阶段）化分得更多，并加倍内部时钟频率，使紧接着的2个步骤可以重叠一部分执行，使得每个时钟可以完成多条指令的执行，进而提高指令流水线的性能。

  • 第7题：

    Pentium超标量指令流水线为什么限制复杂指令、存在数据相关的指令和转移指令等不能实现配对执行？


    正确答案:因为Pentium的两条指令流水线U和V并不是完全相同的，例如V流水线只能执行简单指令，所以不可能实现复杂指令的配对执行。
    存在数据相关的指令，需要执行完前一条指令才能得到后一条指令需要的操作数，所以也无法同时进行执行。
    存在转移指令，需要执行完前一条指令才能决定是否执行后一条指令，所以也不能配对执行。

  • 第8题：

    什么是指令流水线？


    正确答案: 流水线技术：处理机内部的时间并行性技术。是提高计算机硬件性能的重要技术和有效措施，在成本增加不多的情况下很明显地提高了计算机的性能。
    指令流水线：流水线的每个阶段完成一条指令的一部分功能，不同阶段并行完成流水线中不同指令的不同功能。

  • 第9题：

    Pentium的V流水线和U流水线都可执行任何指令。


    正确答案:错误

  • 第10题：

    问答题
    对比Intel80486指令流水线和Pentium超标量指令流水线，指出它们的异同。

    正确答案： Pentium的超标量整数指令流水线的各个阶段类似Intel80486，仍分成了5个步骤，但是其后3个步骤可以在它的2个流水线（U流水线和V流水线）同时进行。
    解析： 暂无解析

  • 第11题：

    多选题
    CPU内使用流水线技术后，下列说法可能的是（）
    A

    取指令和执行指令同步进行

    B

    取指令和执行指令异步进行

    C

    正在执行的指令与流水线中的指令冲突

    D

    流水线内的指令无效

    E

    流水线取指与执行的指令有关

    F

    流水线取指与执行的指令无火


    正确答案： C,D
    解析： 由于流水线取指由各功能部件独立完成，囚此CPU内使用流水线技术后，可能的是取指令和执行指令同步进行、正在执行的指令与流水线中的指令冲突、流水线内的指令无效、流水线取指与执行的指令有关或流水线取指与执行的指令无关；不可能的是取指令和执行指令异步进行，因此A、C、D、E、F是正确答案。

  • 第12题：

    单选题
    某CPU主频为1.03GHz，采用4级指令流水线，每个流水段的执行需要1个时钟周期。假定CPU执行了100条指令，在其执行过程中没有发生任何流水线阻塞，此时流水线的吞吐率为（　　）。
    A

    0.25×109条指令/秒

    B

    0.97×109条指令/秒

    C

    1.0×109条指令/秒

    D

    1.03×109条指令/秒


    正确答案： A
    解析：
    采用4级指令流水线执行100条指令，在执行过程中共用4＋（100－1）＝103个时钟周期。CPU的主频是1.03GHz，也就是说每秒钟有1.03G个时钟周期。流水线的吞吐率为1.03G×100/103＝1.0×109条指令/秒，故答案为C。

  • 第13题：

    面是关于Pentium 4微处理器指令流水线的叙述，其中错误的是

    A．Pentium 4微处理器引入了Netburst微体系结构

    B．Pentium 4采用了超级流水线技术，流水线已经达到20级

    C．Pentium 4至尊微处理器的指令流水线级数比Pentium 4更多

    D．随着指令流水线级数的增加，主频可不断提高，功耗也相应降低


    正确答案：D

  • 第14题：

    下列关于超标量(Superscalar)技术的叙述，错误的是( )。

    A．超标量技术通过内置多条流水线来同时执行多个处理

    B．超标量技术的实质是以空间换取时间

    C．在经典奔腾芯片中，由两条整数指令流水线和一条浮点指令流水线组成

    D．流水线U和流水线v既可以执行精简指令又可以执行复杂指令


    正确答案：D
    解析：超标量技术是奔腾芯片的重要特征之一，流水线U既可以执行精简指令又可以执行复杂指令，而流水线V只能执行精简指令。

  • 第15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16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17题：

    深度指令流水线是指什么？采用该结构有什么好处？


    正确答案:采用深度指令流水线结构是指将指令的执行过程进一步细化，流水线的级数变多，而每一级的工作更少、更合理。这样做有两个好处：
    一是流水线级数变多、处理更趋合理，可使单条指令流水线并行执行指令的能力更强；
    二是每一级的处理时间更短，可以进一步提高微处理器的工作频率。
    总之，使微处理器执行指令的速度更快、效率更高。

  • 第18题：

    8086怎样实现了最简单的指令流水线？


    正确答案:8086中，指令的读取是在BIU单元，而指令的执行是在EU单元。因为BIU和EU两个单元相互独立、分别完成各自操作，所以可以并行操作。也就是说，在EU单元对一个指令进行译码执行时，BIU单元可以同时对后续指令进行读取；这就是最简单的指令流水线技术。

  • 第19题：

    对比Intel80486指令流水线和Pentium超标量指令流水线，指出它们的异同。


    正确答案:Pentium的超标量整数指令流水线的各个阶段类似Intel80486，仍分成了5个步骤，但是其后3个步骤可以在它的2个流水线（U流水线和V流水线）同时进行。

  • 第20题：

    关于经典奔腾的U、V流水线，说法不正确的是（）

    • A、它们都是整数指令流水线，但是功能不同
    • B、两条流水线同时工作时，流水线U可执行复杂指令，流水线V只能执行精简指令
    • C、它们属于以空间换取时间的超标量技术
    • D、它们各有自己的算术逻辑单元，地址生成电路及Cache接口

    正确答案:B

  • 第21题：

    CPU内使用流水线技术后，下列说法可能的是（）

    • A、取指令和执行指令同步进行
    • B、取指令和执行指令异步进行
    • C、正在执行的指令与流水线中的指令冲突
    • D、流水线内的指令无效
    • E、流水线取指与执行的指令有关
    • F、流水线取指与执行的指令无火

    正确答案:A,C,D,E,F

  • 第22题：

    问答题
    Pentium超标量指令流水线为什么限制复杂指令、存在数据相关的指令和转移指令等不能实现配对执行？

    正确答案： 因为Pentium的两条指令流水线U和V并不是完全相同的，例如V流水线只能执行简单指令，所以不可能实现复杂指令的配对执行。
    存在数据相关的指令，需要执行完前一条指令才能得到后一条指令需要的操作数，所以也无法同时进行执行。
    存在转移指令，需要执行完前一条指令才能决定是否执行后一条指令，所以也不能配对执行。
    解析： 暂无解析

  • 第23题：

    问答题
    什么是指令流水线？

    正确答案： 流水线技术：处理机内部的时间并行性技术。是提高计算机硬件性能的重要技术和有效措施，在成本增加不多的情况下很明显地提高了计算机的性能。
    指令流水线：流水线的每个阶段完成一条指令的一部分功能，不同阶段并行完成流水线中不同指令的不同功能。
    解析： 暂无解析

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