200000条指令在1台时钟主频为5Ghz的线性流水线处理机上运行，指令流水线有10段，各段经过时间均为1个时钟周期。第一问:每个时钟周期发射1条指令，计算效率是多少？

由于每个时钟周期发射1条指令，因此每个时钟周期内只有1条指令能够执行完成。而每条指令需要经过10个时钟周期的流水线处理才能执行完成，因此每条指令完成的时间为10个时钟周期。

因此，每个时钟周期内能够完成的指令数量为1/10。而整个程序需要执行200000条指令，因此总共需要的时钟周期数为200000*10=2000000个时钟周期。

因此，处理机的效率为总指令数/总时钟周期数，即200000/2000000=0.1，即10%。

相关问题

一个五级流水线的处理器时钟频率为1ghz

在一个五级流水线的处理器中，指令需要经过五个不同的阶段，分别是取指令、译码、执行、访存和写回。每个阶段都由不同的电路负责，且指令在各个阶段中是并行处理的，这样可以大大提高处理器的运行速度。

时钟频率是指处理器在一个时钟周期内完成的操作次数。因此，一个五级流水线的处理器时钟频率为1GHz，意味着处理器每秒钟可以执行10亿次操作。这里的操作包括指令取指令、译码、执行、访存和写回。

拥有更高的时钟频率可以加快指令处理速度，但也会引入一些问题。例如，当处理器快速执行指令时，可能会出现数据相关性问题。这是因为一组指令可能需要访问同一组数据，当其中某一个指令执行完毕后才能让另一个指令开始执行，因此需要等待前一个指令完成。这种情况下，处理器的速度将受到制约，而且可能需要使用一些技术来解决数据相关性问题，例如流水线中的气泡、预测分支等。

总之，一个五级流水线的处理器时钟频率为1GHz可以带来更快的指令处理速度，同时也需要注意解决相关性问题。

指令流水线有取指、译码、执行、访存、写回寄存器堆五个过程段，共有20条指令，假设时钟周期为100ns，画出流水处理的时空图。

以下是20条指令的指令码和对应的操作：

| 操作 | 指令码 |
| :-----: | :----: |
| 加法运算 | 01 |
| 减法运算 | 02 |
| 乘法运算 | 03 |
| 除法运算 | 04 |
| 跳转操作 | 05 |
| 条件跳转 | 06 |
| 比较操作 | 07 |
| 加载数据 | 08 |
| 存储数据 | 09 |
| 移位操作 | 10 |
| 逻辑操作 | 11 |
| 位操作 | 12 |
| 系统调用 | 13 |
| NOP指令 | 14 |
| 停机指令 | 15 |
| 等待指令 | 16 |
| 中断指令 | 17 |
| 陷阱指令 | 18 |
| 重置指令 | 19 |
| 错误指令 | 20 |

下面是流水线处理的时空图，其中每个阶段的执行时间都是100ns：


在该图中，每个阶段用一个矩形表示，矩形的长度为100ns，每个阶段之间用箭头表示数据的传输关系。每个矩形内的数字表示该指令在该阶段的执行时间，例如“01-1”表示加法运算指令在执行阶段需要1个时钟周期的时间。