流水线调度优化：吞吐率与效率分析及状态转移图示例

本资源是一份针对计算机系统结构课程的作业参考答案，主要涉及流水线任务调度的相关知识点。题目分为两部分： 第一题是关于动态多功能流水线的设计与性能分析。流水线由5段组成，分别用于加法和乘法运算，其中第2段乘法指令需要额外的2∆t时间。通过绘制时空图，发现完成4个乘法和2个加法操作需要7条指令，耗时18∆t。吞吐率（TP）定义为每单位时间处理的任务数，计算得到TP = 7 / 18∆t。由于单个乘法和加法指令的执行时间分别为4∆t，串行执行需要28∆t，加速比S（并行执行速度/串行执行速度）为1.556。流水线效率E是吞吐率与单条指令时间的比例，计算得到约为31.11%。 第二题涉及流水线任务调度。在一个5段流水线处理器上，每个阶段执行时间为∆t，完成一个任务需要9∆t。首先，需要构建状态转移图来表示任务调度过程中的不同状态和可能的冲突情况。接着，优化调度策略的目标是找到能使流水线在输入连续任务时达到最大吞吐率的方法。具体计算可能涉及到最小化任务等待时间，避免流水线停滞。按照最优策略连续输入6个任务后，实际吞吐率的计算将依赖于具体调度策略，但通常会高于理论上的最大值，因为流水线能够利用并行处理能力。 总结来说，这份参考答案提供了流水线设计、吞吐率计算、加速比和效率分析，以及任务调度状态转移图和优化策略的基本概念和实例，有助于学生理解和掌握流水线在计算机系统结构中的应用。