假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条指令执行时间为100ps。若新CPU是一个20级流水线处理器，执行上述同样的程序，理想情况下，它比非流水线处理器快多少？

题目

假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条指令执行时间为100ps。若新CPU是一个20级流水线处理器，执行上述同样的程序，理想情况下，它比非流水线处理器快多少？

相似考题

1.在流水线运行时，总是希望预取的指令恰好是处理器将要执行的指令，为避免流水线断流，奔腾处理器内置了一个 ______。A．预取缓存器B．数据总线控制器C． 指令译码器D．分支目标缓存器

2.8086 CPU执行一条指令需要几个时钟周期，在Pentium微处理器中，由于采用了______技术，在一个时钟周期内可以执行两条指令。

3.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，DMAD．虚拟存储器RISC流水线结构

4.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

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  • 第1题：

    具有两条流水线的CPU，一般情况下每个时钟周期可以执行( )。

    A．一条指令

    B．两条指令

    C．三条指令

    D．四条指令


    正确答案：B
    解析：流水线的工作方式就像工业生产上的装配流水线。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X86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。

  • 第2题：

    具有两条指令流水线的CPU，一般情况下，每个时钟周期可以执行( )。

    A．一条指令

    B．二条指令

    C．三条指令

    D．四条指令


    正确答案：B

  • 第3题：

    在流水线运行时，总是希望预取的指令恰好是处理器将要执行的指令。为避免钪水线断流，奔腾处理器内置了一个（ ）


    正确答案：B
    当进行循环操作时，就会遇到要不要转移的问题，一旦转移成功，而并未预取到转移后需要执行的指令，这时流水线就会断流，从而必须重新取指，这就影响了处理速度。为此，在奔腾芯片上内置了一个分支目标缓存器用来动态地预测程序分支的转移情况。

  • 第4题：

    具有指令流水线结构的CPU，一般情况下指令的执行时间主要取决于（66） 。

    A. 执行指令的步骤
    B. CPU有无等待状态
    C. CPU的时钟周期
    D. CPU内的Cache存储器大小

    答案：C
    解析：
    在流水线结构中，一般是把一条指令的执行过程分解成若干阶段，每个阶段都独立运行，而每个阶段的开始执行都是从一个时钟周期开始的，不同的执行阶段可能用的时钟周期不同。为了流水线处理的方便，我们一般都把占用时钟周期最多的执行阶段所用的时钟周期作为每个执行阶段的执行时间。比如，把一条指令的执行过程主要分解为取指令、分析、执行和写结果4个阶段。所用的时钟周期分别为2、3、4、2，那么，执行完这条指令所用的时间就是16个时钟周期。当然，CPU的时钟周期是不固定的，不同的机器可能不同。CPU的时钟周期长的机器处理一条指令用的时间就长。因此，执行指令的时间主要取决于CPU的时钟周期。

  • 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：

    每条指令都采用标准字长、执行时间短，便于指令的流水线优化的微处理器属于（）

    • A、冯•诺依曼结构架构类型
    • B、哈佛结构架构类型
    • C、RISC架构类型
    • D、CISC架构类型

    正确答案:C

  • 第7题：

    计算机CPU完成一个逻辑判断操作就是执行一个（）。

    • A、软件
    • B、指令
    • C、函数
    • D、程序

    正确答案:B

  • 第8题：

    假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条指令执行时间为100ps。在非流水线处理器上执行该程序需要花多长时间？


    正确答案:非流水线处理器上执行该程序的时间为：100ps×106=100μs.

  • 第9题：

    使用指令流水线技术使得每条指令的执行时间大大减少，提高了性能。


    正确答案:错误

  • 第10题：

    填空题
    在理想的情况下，一条k段流水线（每条指令执行k个周期），执行n条指令共（）周期。

    正确答案： 需要k+n-1
    解析： 暂无解析

  • 第11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： D
    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12题：

    问答题
    假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条指令执行时间为100ps。若新CPU是一个20级流水线处理器，执行上述同样的程序，理想情况下，它比非流水线处理器快多少？

    正确答案： 若在一个20级流水线的处理器上执行，理想情况下，每个时钟周期为：100/20=5ps，所以，程序执行时间约为5×106=5μs. 快100/5=20倍。
    解析： 暂无解析

  • 第13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14题：

    在具有流水线结构的微处理器中，指令的执行时间主要决定于______。


    正确答案：CPU　时钟周期及其何时充满流水线
    CPU　时钟周期及其何时充满流水线 解析：在具有流水线结构的微处理器中，指令的执行时间主要决定于CPU　时钟周期及其何时充满流水线。

  • 第15题：

    具有流水线结构的CPU，一般情况下指令的执行时间主要取决于( )。

    A．指令执行的步骤

    B．CPU有无等待状态

    C．CPU的时钟周期

    D．CPU内的Cache存储器的大小


    正确答案：C

  • 第16题：

    包含一个以上CPU的计算机逐渐变的普遍，这个特征使得计算机同时从多个程序中执行多个指令，这个程序是：

    A.分时
    B.多处理器
    C.多任务
    D.批处理

    答案：B
    解析：
    A、不正确。分时是指系统允许多个用户同时连接使用计算机，应用于服务器操作系统中。B、正确。多处理再一个时点在一台计算机上执行多个程序极大地增加了系统效率。在只有一个CPU的系统中，尽管多程序同时活动，程序指令一次只能执行一个程序。C、不正确。多任务是指用户可以在同一时间内运行多个应用程序，每个应用程序被称作一个任务。D、不正确。批处理就是对某对象进行批量的处理。

  • 第17题：

    计算机CPU完成一个加法操作就是执行一个（）。

    • A、程序
    • B、指令
    • C、判断
    • D、软件

    正确答案:B

  • 第18题：

    包含一个以上CPU的计算机逐渐变的普遍，这个特征使得计算机同时从多个程序中执行多个指令，这个程序是（）

    • A、分时
    • B、多处理器
    • C、多任务
    • D、批处理

    正确答案:B

  • 第19题：

    假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条指令执行时间为100ps。实际流水线并不是理想的，流水段间数据传送会有额外开销。这些开销是否会影响指令执行时间（Instruction latency）和指令吞吐率（Instruction throughput）？


    正确答案:流水线段之间数据的传递产生的额外开销，使得一条指令的执行时间被延长，即影响Instruction latency；同时也拉长了每个流水段的执行时间，即影响Instruction throughput。

  • 第20题：

    下列关于指令的描述，不正确的是（）。

    • A、指令周期是指CPU执行某条指令的时间
    • B、一个指令周期常常包含若干个CPU周期
    • C、一个CPU周期包含若干时钟周期
    • D、一条机器指令对应一个微程序，微程序是由若干条微指令序列组成

    正确答案:A

  • 第21题：

    什么是协处理器及功能（）

    • A、也叫数字协处理器
    • B、是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令
    • C、只有奔腾级以上CPU才具有
    • D、功能就是负责浮点运算

    正确答案:A,D

  • 第22题：

    单选题
    下列关于指令的描述，不正确的是（）。
    A

    指令周期是指CPU执行某条指令的时间

    B

    一个指令周期常常包含若干个CPU周期

    C

    一个CPU周期包含若干时钟周期

    D

    一条机器指令对应一个微程序，微程序是由若干条微指令序列组成


    正确答案： B
    解析： 暂无解析

  • 第23题：

    问答题
    假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条指令执行时间为100ps。在非流水线处理器上执行该程序需要花多长时间？

    正确答案： 非流水线处理器上执行该程序的时间为：100ps×106=100μs.
    解析： 暂无解析

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