第5章部分習題參考答案

5.1 解釋下列術語

?一次重疊－執行第K條指令與分析第K＋1條指令在時間上重疊。這是最簡單的重

疊方式。

?單功能流水線－只能完成一種運行或處理功能的流水線。

?多功能流水線－在同一時間或在不同時間能夠完成兩個或兩個以上功能的流水線。

可分為靜態和動態流水線。

?靜態流水線－在同一時間內流水線只能以一種方式工作。可以是單功能，也可以是

多功能。

?動態流水線－在同一時間內流水線可以連接成不同的功能子集，以完成不同的運算

或處理功能。

?非線性流水線－在流水線的各功能部件之間存在著反饋(或前饋)回路的流水線。

?全局性相關－進入流水線的轉移指令(特別是條件轉移指令)與后續指令之間引起

的相關。這種相關引起的范圍是全局性的。

?局部性相關－只發生在相鄰或相近的幾條指令之間的相關，其影響范圍是局部性的。

它包括主存資源相關和寄存器數據相關。

?先行控制－包括緩沖技術和預處理技術。通過對指令流和數據流的預處理和緩沖，

盡量使指令的分析部件和執行部件獨立工作，提高其利用率。

?先寫后讀相關－若順序指令i(寫)先于指令j(讀)對同一寄存器訪問，由于異步流

動可能使得指令j先于i之前執行。

?先讀后寫相關－若順序指令i(讀)先于指令j(寫)對同一寄存器訪問，由于異步流

動可能使得指令j先于i之前執行。

?寫與寫相關－若順序指令i(寫)先于指令j(寫)對同一寄存器訪問，由于異步流動

可能使得指令j先于i之前執行。

?向量流水技術－向量數據表示與流水技術的結合。

?超標量處理機－在處理機內重復設置多套功能部件組成多條流水線，以保證在一個

時鐘周期內同時發送兩條或兩條以上指令。

?超長指令字處理機－利用編譯技術將多條可并行執行的打住組成一條超長指令，實

現多個微操作的并行執行。

?超流水線處理機－將流水線的各功能段細分成更多(一般大于或等于8)的子功能

段，利用程序的并發性，使指令解釋過程中的每個微操作在更短的時間內完成。以保證一個時鐘周期可分時發送多條指令。

5.4 (題目略)

【解】(1)K與K+1之間存在寄存器R1先寫后讀相關(RA W)

K+1與K+2之間存在寄存器R0寫與寫相關(WA W)

K與K+1之間存在寄存器R0先讀后寫相關(WAR)

(2)前2種相關會引起流水線的停頓。

(3)流水線完成這3條指令的時空圖如下圖所示，共用了9個時鐘周期。

總結

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