在下列不同结构的处理机上执行6x6的矩阵乘法C:A×B,计算所需要的最短时间。只计算乘法指令和加法指令的执行时间,不计算取操作数、数据传送和程序控制等指令的执行时间。加法部件和乘法部件的延迟时间都是3个时钟周期,另外,加法指令和乘法指令还要经过“取指令”和

admin2009-02-15  31

问题 在下列不同结构的处理机上执行6x6的矩阵乘法C:A×B,计算所需要的最短时间。只计算乘法指令和加法指令的执行时间,不计算取操作数、数据传送和程序控制等指令的执行时间。加法部件和乘法部件的延迟时间都是3个时钟周期,另外,加法指令和乘法指令还要经过“取指令”和“指令译码”的时钟周期,每个时钟周期为20ns,C的初始值为“0”。各操作部件的输出端有直接数据通路连接到有关操作部件的输入端,在操作部件的输出端设置有足够容量的缓冲寄存器。如果处理机内只有一个通用操作部件,采用顺序方式执行指令,那么所需要的时间为(5)。如果单流水线标量处理机,有一条两个功能的静态流水线,流水线每个功能段的延迟时间均为一个时钟周期,加法操作和乘法操作各经过3个功能段,那么所需要的时间为(6)。

选项 A、6480ns
B、3240ns
C、4020ns
D、8040ns

答案D

解析 要完成上面的矩阵乘法,需要完成的各种操作的数量:需要完成的乘法次数为6×6×6=216次。
   需要完成的加法次数为6×6×5=180次。
   下面分析处理机的结构会给性能带来什么样的影响。
   1.顺序执行时,每个乘法和加法指令都需要5个时钟周期(取指令、指令分析、指令执行),所以所需要的时间为:
   T=(216+180)×5×20ns=39600ns=39.6ms
   2.单流水线标量处理机,采用两功能静态流水线时,因为有足够的缓冲寄存器,所以可以首先把所有的乘法计算完,并通过调度使加法流水线不出现停顿,所以所需要的时间为:
   T=T第一条指令进入流水线+T乘法+T加法[2+(3+216-1)+3(3+180 -1)]×20ns=8040ns
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