PB17000297_罗晏宸2

【知识点详解】 本文主要涉及的是计算机体系结构中的处理器流水线技术以及相关概念，具体包括数据相关、流水线时序分析和分支预测策略。以下是详细解释： 1. **数据相关（Data Hazard）**： - **RAW（Read After Write）**：在指令1到指令2之间，R1发生RAW相关，因为指令1读取R1的旧值，而指令2在同一周期写入R1的新值。 - **WAR（Write After Read）**：指令3到指令4，R1和R2存在WAR相关，指令3写R1后，指令4读R1；同时指令3到指令4，R2也存在WAR相关，指令3写R2后，指令4读R2。 - **WAW（Write After Write）**：指令1到指令2，R1存在WAW相关，指令1写R1后，指令2在同一周期再次写R1。 2. **5级RISC流水线时序分析**： - **无旁路定向路径**：在处理分支时，采用冲刷流水线的方式。循环需要17个时钟周期，总共的时钟周期数为(99-1)×17+(17+1)=16842个周期。 - **完整旁路定向路径，预测转移失败**：每个循环需要10个时钟周期，总共的时钟周期数为(99-1)×9+(9+1)=991个周期。 - **完整旁路定向路径，预测转移成功**：每个循环需要9个时钟周期，总共的时钟周期数为(99-1)×8+12=796个周期。 3. **流水线性能指标**： - **吞吐率（Throughput）**：在给定时间内完成任务的数量。在上述情况下，吞吐率可以表示为每秒完成的循环次数。 - **加速比（Speedup）**：无流水线执行时间与有流水线执行时间的比率，用于衡量流水线带来的性能提升。 - **效率（Efficiency）**：加速比与流水线级数的比率，表示每级流水线的平均利用率。 4. **静态多功能流水线**： - **加法和乘法的流水线段**：加法使用1,3,4,5段，乘法使用1,2,5段。 - **流水线时间**：第三段时间为2∆t，其他段为∆t。 - **时空图（Space-Time Diagram）**：通常用于表示流水线操作的时序和空间布局，有助于理解数据流和控制流如何在各个阶段之间移动。 - **计算吞吐率、加速比和效率**：这需要具体计算每个操作的执行时间，然后根据定义计算上述性能指标。 以上就是从给定的文件内容中提炼出的主要IT知识点了，这些知识点主要涵盖了数据相关、流水线技术和性能分析等方面，这些都是计算机体系结构中非常基础且重要的概念。