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 ns。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

admin2019-01-16 59

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 ns。
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 R₁，R₂，R₃； R₂+R₃→R₁ SUB R₄，R₁，R₅； R₁—R₅→R₄ 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(R₁)，但SUB指令在时钟3时读寄存器堆(R₁)。本来ADD指令应先写入R₁，SUB指令后读R₁，结果变成SUB指令先读R₁，ADD指令后写R₁，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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