现要在一条多功能非线性动态浮点运算流水线计算两个4维浮点向量(n=4)的点积,该流水线包含的连续流水段及其功能分别为: 1、U展开浮点数;2、S操作数移位;3、A尾数加;4、M操作数乘;5、R 舍入。 各流水段均可并行执行,每段需要的时间均为Δt。 此流水线完成不同的功能需要流经的流水段序列分别为: 加减法 USASR ;乘除法 USMMR。 请画出此处理过程的时空图,并计算其实际的吞吐率、加速比和效率。
时间: 2024-01-22 21:17:56 浏览: 68
先来画出这个流水线的时空图:
```
U1 U2 U3 U4 S1 S2 A1 M1 M2 R1
Vector 1: |-----|-----|-----|-----|-----|-----|-----|-----|-----|----->
Vector 2: |-----|-----|-----|-----|-----|-----|-----|-----|-----|----->
|<--->|<--->|<--->|<--->|<--->|<--->|<--->|<--->|<--->|
2Δt 2Δt 2Δt 2Δt 2Δt 2Δt 2Δt 2Δt 2Δt 2Δt
```
其中,U表示展开浮点数,S表示操作数移位,A表示尾数加,M表示操作数乘,R表示舍入。每一个箭头表示一个时钟周期。两个浮点向量的每个元素都需要经过所有的流水段才能得到最终的点积结果。
为了方便计算,我们假设每个流水段所需时间都为2Δt。那么,两个向量的点积结果需要经过10个时钟周期才能完成。此时,整个流水线的吞吐率为1/20,即每2个时钟周期可以输出一个点积结果。
接下来计算加速比和效率。设处理长度为n,即每个向量有n个元素。
串行执行点积需要的时间为:
```
Tserial = 2n × 2Δt = 4nΔt
```
并行执行点积需要的时间为:
```
Tparallel = 10 × 2Δt = 20Δt
```
因此,加速比为:
```
S = Tserial / Tparallel = 4n / 20 = n / 5
```
效率为:
```
E = S / n = (n / 5) / n = 1 / 5
```
综上,此流水线的吞吐率为1/20,加速比为n/5,效率为1/5。