问答题假设指令流水线分取指(FI)、译码(ID)、执行(EX)、回写(WR)4个过程段，共有10条指令连续输入此流水线。

问答题画出指令周期流程。

【正确答案】指令周期包括FI、ID、EX和WR这4个子过程，则指令周期流程如图1所示。

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图1 流水线与非流水线时空图比较
a)指定周期流程

【答案解析】

问答题画出非流水线时空图。

【正确答案】非流水线时空图如图2所示。假设一个时间单位为一个时钟周期，则每隔4个时钟周期才有一个输出结果。

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图2 流水线与非流水线时空图比较
b)非流水线时空图

【答案解析】

问答题画出流水线时空图。

【正确答案】流水线时空图如图3所示。由图3可见，第一条指令出结果需要4个时钟周期。当流水线满载时，以后每一个时钟周期可以出一个结果，即执行完一条指令。

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图3 流水线与非流水线时空图比较
c)流水线时空图

【答案解析】

问答题假设时钟周期为100ns，求流水线的实际吞吐率。

【正确答案】由图3所示的10条指令进入流水线的时空图可见，在13个时钟周期结束时，CPU执行完10条指令，故实际吞吐率为：10条指令/(100ns×13)≈0.77×10⁷条指令/s。

【答案解析】

问答题求该流水处理器的加速比。

【正确答案】在流水处理器中，当任务饱满时，指令不断输入流水线，不论是几级流水线，每隔一个时钟周期都输出一个结果。对于本题4级流水线而言，处理10条指令所需的时钟周期数=4+(10-1)=13，而非流水线处理10条指令需4×10=40个时钟周期，所以该流水处理器的加速比为40/13=3.08。

【答案解析】