某数据处理流水线如下图所示，若每隔3At流入一个数据，连续处理4个数据。此数据处理流水线的实际吞吐率为(49)，此时该流水线的效率为(50)。A．4/(12△t)B．4/(13△t)C．4/(14△t)D．4/(15△t)
题目
某数据处理流水线如下图所示，若每隔3At流入一个数据，连续处理4个数据。此数据处理流水线的实际吞吐率为(49)，此时该流水线的效率为(50)。
A．4/(12△t)
B．4/(13△t)
C．4/(14△t)
D．4/(15△t)
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第1题：
指令流水线将一条指令的执行过程分为四步，其中第1、2和4步的经过时间为△t，如图1-2所示。若该流水线顺序执行50条指令共用153△t，并且不考虑相关问题，则该流水线的瓶颈第3步的时间为(14)△t。
A．2
B．3
C．4
D．5
正确答案：B
解析：本题考查的是计算机系统指令流水线方面的基础知识；根据题意可以看到，在此流水线中顺序执行50条指令用了153t，流水线的瓶颈必定是第3步。假定流水线中第3步经过的时间为x，该指令流水线顺序执行50条指令所用的时间为153t＝t+t+t+x+(50-1)x，从而算出第3步的经过时间为3t。 -
第2题：
● 指令流水线将一条指令的执行过程分为四步，其中第1、2和4步的经过时间为△t，如下图所示。若该流水线顺序执行50条指令共用153△t，并且不考虑相关问题，则该流水线的瓶颈第3步的时间为 （5） △t。
（5）
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
正确答案：B
-
第3题：
数据处理流水线如图1-4所示。若每隔△t流入一个数据，连续流入四个数据，则该流水线的实际吞吐率为(68)。
A．2/(7△t)
B．3/(7△t)
C．4/(7△t)
D．5/(7△t)
正确答案：C
解析：流水线的吞吐率(TP)是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。TP=n/Tk，其中n为任务数，Tk是处理完成n个任务所用的时间。如果在流水线各段的执行时间均相等，输入到流水线中的任务是连续的理想情况下，一条k段线性流水线能够在k+n-1个时钟周期内完成n个任务。可以从两个方面来分析流水线完成n个任务所需要的总时间。一种分析是从流水线的输出端看，用k个时钟周期输出第一个任务，其余n-1个时钟周期，每个周期输出一个任务，即用n-1个时钟周期输出n-1个任务。另一种分析方法是从流水线的输入端看，用n个时钟周期向流水线输入n个任务，另外还要用k-1个时钟周期作为流水线的排空时间。因此，流水线完成n个连续任务需要的总时间为Tk=(k+n-1)t，其中t为时钟周期。在本题中，n=4，k=4，因此Tk=7t，TP=4/(7t)。 -
第4题：
某指令流水线由 5段组成，第 1、3、5段所需时间为?t，第2、4段所需时间分别为3?t、2?t，如下图所示，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 （5）。
A.A
B.B
C.C
D.D
正确答案：B
本题考查计算机系统流水线和接口方面的基础知识。吞吐率和建立时间是使用流水线技术的两个重要指标。吞吐率是指单位时间里流水线处理机流出的结果数。对指令而言，就是单位时间里执行的指令数。流水线开始工作时，需经过一定时间才能达到最大吞吐率，这就是建立时间。若m个子过程所用时间一样，均为t0，则建立时间T0=mt0。本题目中，连续输入n条指令时，第1条指令需要的时间为(1+3+1+2+1)t，之后，每隔3t便完成1条指令，即流水线一旦建立好，其吞吐量为最长子过程所需的时间的倒数。综合n条指令的时间(1+3+1+2+1)t+(n-1)×3t，因此吞吐率为B -
第5题：
某数据处理流水线如图1-5所示，若每隔3△t流入一个数据，连续处理4个数据。此数据处理流水线的实际吞吐率为(77)。此时该流水线的效率为(78)。
A．4/(12△t)
B．4/(13△t)
C．4/(14△t)
D．4/(15△t)
正确答案：D
-
第6题：
数据处理流水线如图4-11所示。若每隔△t流入一个数据，连续流入4个数据，则该流水线的实际吞吐率为______。
正确答案：C
解析：将部件分解、隔离，且让指令分步骤在不同部件中重叠执行是实现流水线结构的核心思想。流水线的主要性能参数有：吞吐率、加速比、效率等。其中，吞吐率是指单位时间内能处理的指令条数或能输出的结果量。吞吐率越高，计算机系统的处理能力就越强。吞吐率的基本计算公式是：式中，n为完成任务的总数，在指令流水线中就是完成的指令总条数；Tk是完成n个任务所用的时间。对于本试题的图4-11是一个4级(k=4)且各级执行时间相等的流水线(顺序流动，不存在相关瓶颈)，若每隔t流入一个数据，连续流入4个(n=4)数据，执行这4条指令所需的总时间Tk=(k+n-1)t=(4+4-1)t=7t，则该流水线的实际吞吐率。 -
第7题：
设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，并且每个子部件的时间均为△t。若采用常规标量单流水线处理机（即该处理机的度为1），连续执行12条指令，共需 （请作答此空） △t。若采用度为4的超标量流水线处理机，连续执行上述12条指令，只需 （ ） △t。A.12
B.14
C.16
D.18答案：B解析：指令由取指、分析和执行3个子部件完成，n=3，且每个子部件的时间均为Δt。若采用常规标量单流水线处理机（即该处理机的度m=1），连续执行12条（k=12）指令的时空图如图所示。执行这12条指令所需的总时间为：Tk=（k+3-1）*Δt=（12+3）*Δt=14Δt。
若采用度为4（m=4）的超标量流水线处理机，连续执行上述12条（k=12）指令的时空图如图所示。
由图可知，执行这12条指令所需的总时间只需要5Δt。 -
第8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9题：
某指令流水线由4段组成，各段所需的时间如下图所示。连续输入10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（ ）？
A.10/55Δt
B.10/110Δt
C.10/100Δt
D.10/50Δt答案：A解析：流水线的吞吐率指的是计算机中的流水线在特定的时间内可以处理的任务或输出的数据的结果的数量。流水线的吞吐率可以进一步分为最大吞吐率和实际吞吐率。该题目中要求解的是实际吞吐率，以流水方式执行10条指令的执行时间计算方式是：第一条完全执行完毕需要10Δt，而第二条指令再需5Δt即可执行完成，以此类推，总时间为10+（10-1）*5=55Δt。还有一种快速的计算方式是找到使用时间最长的一段，也就是5Δt，将其乘以指令总数10，然后再加上其它非最长的时间片段即可，最后答案都是55Δt。因此吞吐率为10/55Δt。 -
第10题：
某计算机系统采用4级流水线结构执行命令，设每条指令的执行由取指令（2Δt）、分析指令（1Δt）、取操作数（3Δt）、运算并保存结果（2Δt）组成（注：括号中是指令执行周期）。并分别用4个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为（请作答此空）；若连续向流水线输入5条指令，则该流水线的加速比为（ ）。A.1
B.1/2Δt
C.1/3Δt
D.1/8Δt答案：C解析：流水线的最大吞吐率为指令执行周期的倒数，流水线的加速比是不使用流水线的执行时间与使用流水线的执行时间的比值，题干中不使用流水线的执行时间=（2Δt+1Δt+3Δt+2Δt）*5=40Δt，使用流水线的执行时间=（2Δt+1Δt+3Δt+2Δt）+3Δt*（5-1）=20Δt，流水线的加速比为2:1。 -
第11题：
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，如下图所示，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（ ）。
答案：B解析：TP=指令总数÷执行这些指令所需要的总时间。执行这些指令所需要的总时间=（Δt+3Δt+Δt+2Δt+Δt）+3（n-1)Δt -
第12题：
某指令流水线由5段组成，各段所需要的时间如下图所示。
连续输入100条指令时的吞吐率为（ ）。
答案：C解析：流水线的执行时间=（t1+t2+...+tk）+（n-1）*△t=(t+3t+t+2t+t)+(100-1)*3t=305t流水线的吞吐率=指令执行条数/流水线执行时间=100/305△t -
第13题：
● 某指令流水线由 5段组成，第 1、3、5段所需时间为?t，第2、4段所需时间分别为3?t、2?t，如下图所示，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 （6） 。
正确答案：B
-
第14题：
某指令流水线由4段组成，各段所需要的时间如下图所示。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 （4）
A.8/56Δt
B.8/32Δt
C.8/28Δt
D.8/24Δt
正确答案：C
线水线周期为执行时间最长的一段，所以本题流水线的周期为3Δt流水线的计算公式为：单条指令所需时间+（n-1）*（流水线周期）；本题为8条指令即n=8；因此执行完8条指令所需的时间为（1+2+3+1）Δt+（8-1）*3Δt=28Δt流水线的吞吐率（ThoughPutrate，TP）是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。计算流水线吞吐率的最基本的公式为：所以本题的正确答案为：8/28Δt -
第15题：
某数据处理流水线如图4-1所示，若每隔3Δt流入一个数据，连续处理4个数据。此数据处理流水线的实际吞吐率为4/(15Δt)，若不考虑相关问题，则该流水线中瓶颈段S4的时间为(5)Δt。
A．3
B．4
C．12
D．15
正确答案：A
解析：图4-1是一张执行时间不等的数据处理流水线示意图。其中，部件S1～S3的执行时间均为Δt，而部件S4的执行时间为未知量。题干描述中明确指出S4是该流水线中瓶颈段，即执行时间最长者的部件。设m为流水线的段数，n为输入的指令数，Δti为第i段所需时间，Δtj为该段流水线中瓶颈段的时间，瓶颈段S4的时间为xΔt，则图4-1所示执行这4条数据指令所需的总时间TK为：
吞吐率的基本计算公式是：
。依题意知该流水线的实际吞吐率
，由此可得该流水线执行这4条数据指令所需的总时间TK为15Δt，即TK=(3+4x)Δt=15Δt。解得i=3。
-
第16题：
某指令流水线由5段组成，第1、3、5段所需时间为△t，第2、4段所需时间分别为3At、2At，如下图所示，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( )。
A．n/[5*(3+2)△t]
B．n/[(3+3+2)△t+3(3-1)△t]
C．n/[(3+2)△t+(n-3)△t]
D．n/[(3+2)△t+5*3△t]
正确答案：B
解析：吞吐率和建立时间是使用流水线技术的两个重要指标。吞吐率是指单位时间里流水线处理机流出的结果数。对指令而言，就是单位时间所执行的指令数。流水线开始工作时，需经过一定时间才能达到最大吞吐率，这就是建立时间。若m个子过程所用时间一样，均为tO，则建立时间TO—mto。本题目中，连续输人n条指令时，第1条指令需要的时间为(1+3+1+2+1)t，之后，每隔3t便完成1条指令，即流水线一旦建立好，其吞吐率为最长子过程所需时间的倒数。综合n条指令的时间为(1+3+1+2+1)t+(n-1)×3t，因此吞吐率为n／(3+3+2)t+3(n-1)t。 -
第17题：
某数据处理流水线如图4-14所示，若每隔3△t流入一个数据，连续处理4个数据。此数据处理流水线的实际吞吐率为(1)。此时该流水线的效率为(2)。
(1)
A．4/12△t
B．4/13△t
C．4/14△t
D．4/15△t
正确答案：D
-
第18题：
数据处理流水线如下图所示。若每隔At流入一个数据，连续流入4个数据，则该流水线的实际吞吐率为(49)。
A．2/(7△t)
B．3/(7△t)
C．4/(7△t)
D．5/(7△t)
正确答案：C
解析：试题图所示的4段流水线，完成4个数据处理的吞吐率由下式计算：吞吐率TP=4÷(4t+3t)=4/(7t) -
第19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20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( 10t)、取操作数(3△t)、运算(1Ot)， 写回结果(20t)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:单位时间内流水线完成的任务数量。最大吞吐率Tpmax= =1/max (..j..m , 而其中, m是流水线的段数,是特定过
程段执行时间。如果,-条流水线的段数越多 ,过程执行时间越长,那么,这条流水线的理论吞吐率就越小。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就可以了。T= (10-1) *3△t+ (2+1+3+1+2) st=36△t,指
令条数=10.不使用流水线的时间t0= ( 2+1+3+1+2) 4t*10=90△t。加速比=90△t/36△t= 5/2实际吞吐率=10/36△t,这里有个坑,
就是要求的是最大吞吐率。在最大的时间段是3△t。因此是1/3△t -
第21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22题：
某计算机系统采用4级流水线结构执行命令，设每条指令的执行由取指令（2Δt）、分析指令（1Δt）、取操作数（3Δt）、运算并保存结果（2Δt）组成（注：括号中是指令执行周期）。并分别用4个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为（ ）；若连续向流水线输入5条指令，则该流水线的加速比为（请作答此空）。A.1:1
B.2:1
C.8:3
D.3:8答案：B解析：流水线的最大吞吐率为指令执行周期的倒数，流水线的加速比是不使用流水线的执行时间与使用流水线的执行时间的比值，题干中不使用流水线的执行时间=（2Δt+1Δt+3Δt+2Δt）*5=40Δt，使用流水线的执行时间=（2Δt+1Δt+3Δt+2Δt）+3Δt*（5-1）=20Δt，流水线的加速比为2:1。 -
第23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 )和写回结果(2?t ) 组成， 并分别用 5 个子部完成，该流水线的最大吞吐率为(请作答此空 ) ;若连续向流水线输入 10 条指令，则该流水线的加速比为() .A. 1/9?t
B. 1/3 ?t
C. 1/2?t
D. 1/1?t答案：B解析：本题考察流水线知识，相关计算公式如下：计算机流水线执行周期=最慢那个指令执行时间；流水线执行时间=首条指令执行时间+（指令总数-1）*流水线执行周期；流水线吞吐率=任务数/完成时间；流水线加速比=不采用流水线的执行时间/采用流水线的执行时间；根据公式：流水线执行周期=3?t，流水线执行时间= n/（2?t +1?t +3?t +1?t + 2?t +（n-1）*3?t）=n/[9?t + (n-1)3?t)]=n/(6?t +n*3?t),当n趋向无穷大时，比值为1/3?t10条指令不用流水线的执行时间=（2?t +1?t +3?t +1?t +2?t）*10=90?t。10条指令使用流水线的执行时间=（2?t +1?t +3?t +1?t +2?t）+（10-1）*3?t =36?t。所以加速比为：90?t /36?t =5:2