将一条指令的执行过程分解为取址、分析和执行三步，按照流水方式执行，若取址时间t<su..

第 5 题

将一条指令的执行过程分解为取址、分析和执行三步，按照流水方式执行，若取址时间t_取址=4△t、分析时间t_分析=2△t、执行时间t_执行=3△t，则执行完100条指令，需要的时间为（5）△t。

A. 200

B. 300

C. 400

D. 405

第1题

2021年上半年

第6题

2023年上半年

第4题

2013年下半年

· 指令

指令的流水处理

1）指令控制方式

指令控制方式有顺序方式、重叠方式和流水方式3种。

（1）顺序方式。顺序方式是指各条机器指令之间顺序串行地执行，执行完一条指令后才取下一条指令，而且每条机器指令内部的各个微操作也是顺序串行地执行。这种方式的优点是控制简单；缺点是速度上不去，机器各部件的利用率低。

（2）重叠方式。重叠方式是指在解释第x条指令的操作完成之前，就可开始解释第x+i条指令。通常采用的是一次重叠，即在任何时候，指令分析部件和指令执行部件都只有相邻两条指令在重叠解释。这种方式的优点是速度有所提高，控制也不太复杂；缺点是会出现冲突、转移和相关等问题，在设计时必须想办法解决。

（3）流水方式。流水技术是把并行性或并发性嵌入到计算机系统里的一种形式，它把重复的顺序处理过程分解为若干子过程，每个子过程能在专用的独立模块上有效地并发工作，如下图所示。

流水处理的时空图

在概念上，"流水"可以看成是"重叠"的延伸。差别仅在于"一次重叠"只是把一条指令解释分解为两个子过程，而"流水"则是分解为更多的子过程。

2）吞吐率和流水建立时间

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。如果流水线的子过程所用时间不一样，则吞吐率p应为最长子过程的倒数，即

流水线开始工作，须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=m△t₀。

指令

指令是指挥计算机完成各种操作的基本命令。

（1）指令格式。计算机的指令由操作码字段和操作数字段两部分组成。

（2）指令长度。指令长度有固定长度的和可变长度的两种。有些RISC的指令是固定长度的，但目前多数计算机系统的指令是可变长度的。指令长度通常取8的倍数。

（3）指令种类。指令有数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令等类型。

指令的执行过程

通常一条指令的执行可分为以下步骤。

（1）按指令指针计数器（IP）中的地址从内存读得一条指令存入CPU中的指令寄存器。

（2）指令寄存器的指令经译码（与时序电路配合）有序地发出步骤（3）~步骤（6）的控制信号。

（3）计算操作数的地址。

（4）从该地址读出操作数。

（5）执行本指令的运算操作。

（6）保存结果。

（7）计算下条指令的地址并存入指针计数器（IP），转到步骤（1）进行下条指令的执行过程。

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