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今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作,现假设完成各步操作的时间依次为100 ns,100 ns,80 ns,50 nso 请回答下列问题: (1)流水线的操作周期应设计为多少? (2)若相邻两条指令发生数据相关,而且在硬
今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作,现假设完成各步操作的时间依次为100 ns,100 ns,80 ns,50 nso 请回答下列问题: (1)流水线的操作周期应设计为多少? (2)若相邻两条指令发生数据相关,而且在硬
admin
2019-08-01
51
问题
今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作,现假设完成各步操作的时间依次为100 ns,100 ns,80 ns,50 nso
请回答下列问题:
(1)流水线的操作周期应设计为多少?
(2)若相邻两条指令发生数据相关,而且在硬件上不采取措施,那么第二条指令要推迟多少时间进行?
(3)如果在硬件设计上加以改进,至少需推迟多少时间?
选项
答案
(1)流水线的操作时钟周期t按四步操作中最长时间来考虑,所以t=100 ns。 (2)两条指令发生数据相关冲突情况: ADD R
1
,R
2
,R
3
; R
2
+R
3
→R
1
SUB R
4
,R
1
,R
5
; R
1
—R
5
→R
4
两条指令在流水线中执行情况如下表所示。 [*] ADD指令在时钟4时将结果写入寄存器堆(R
1
),但SUB指令在时钟3时读寄存器堆(R
t
)。本来ADD指令应先写入R
1
,SUB指令后读R
1
,结果变成SUB指令先读R
1
,ADD指令后写R
1
,因而发生两条指令间的数据相关,如果硬件上不采取措施,第2条指令SUB至少应推迟2个操作时钟周期(2×100 ns)。 (3)如果硬件上加以改进(采取旁路技术),可推迟1个操作时钟周期(100 ns)。
解析
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