第10章流水线技术
第九章流水作业法
✓分别流水作业法
施工对象包含若干个施工过程，或相同施工过 程的施工方法，施工期限不同时，各个施工过程按 流水段法或流水线法组成独立流水，然后在按照施 工工序的逻辑关系依次接入形成完整的施工对象流 水。
二、流水作业参数
流水作业参数：用于反映各个施工过程在工艺 流程、空间布置和时间安排等方面的状态和相互 关系的参数。
3、计算各施工过程的流水节拍ti
依据成倍节拍流水特点，用式（9-3）~（9-6） 计算流水节拍的数值ti，调整流水强度，使各个流 水节拍ti值之间存在整数倍关系。
4、计算流水步距K
成倍节拍流水流水步距K为各施工过程流水节 拍ti值的最大公约数（非1）
5、计算各施工过程的专业施工队数bj和专业施工 队总数n1：
挖土
砌基础
②
砌墙身
②
回填土
②
四、应用示例
某项工程的施工依次为由A、B、C、D四 道工序组成，划分为两个施工层组织全等节 拍流水施工。工序B完成后需养护并进行检 测，4天后C工序才能施工，施工层之间的技 术间歇为2d ，各工序的流水节拍为2d。试 确定施工段数，计算总工期，绘制施工进度 图。
解：已知n=4，t=2，r=2，∑Z1 =4，Z2=2。 （1）确定流水步距K， 等节拍流水，各工序ti=2，ti=K=2. (2)确定施工段数m，
➢ 工程项目流水：又称大流水或群体工程流水， 是若干个相互关联的单位工程之间组织起来的流水， 最终完成一个工程项目的施工任务。
2、流水作业的基本形式
✓流水段法
将施工对象在平面上划分成若干段落，各段的施 工过程相同，主要工程数量和所需劳动力资源基本 相等。多适用于集中工程。
✓流水线法
根据施工对象的工程特点和施工技术方案，组织 若干个在工艺上密切联系的专业施工按工序的连接 关系相继投入施工，各专业队以某一固定的施工速 度推进。适用于线性工程中的分项工程和分部工程。
EDA第10章
其输入输出如下所示： 其输入输出如下所示： 输入x： 输入 ：000 101 010 110 111 101 111 110 101 输出z： 输出 ：000 000 000 000 000 100 001 110 000
有限状态机（FSM） 有限状态机（FSM）设计
“1111”序列检测器 序列检测器 状态转换图
“1111”序列检测器 1111”序列检测器
module fsm_seq(x,z,clk,reset,state); input x,clk,reset; output z; output[2:0] state; reg[2:0] state; reg z; parameter s0='d0,s1='d1,s2='d2,s3='d3,s4='d4; always @(posedge clk) begin if(reset) begin state<=s0;z<=0; end else casex(state) s0: begin if(x==0) begin state<=s0; z<=0; end else begin state<=s1; z<=0; end end s1: begin if(x==0) begin else begin end s2: if(x==0) begin else begin end s3: if(x==0) begin else begin end s4: if(x==0) begin else begin end default: endcase end endmodule state<=s0; z<=0; end state<=s2; z<=0; end begin state<=s0; z<=0; end state<=s3; z<=0; end begin state<=s0; z<=0; end state<=s4; z<=1; end begin state<=s0; z<=0; end state<=s4; z<=1; end state<=s0;
流水线
第一章1.流水生产：是劳动对象按照一定的工艺过程顺序的通过各个工作地，并按统一的节拍完成工序作业的连续的重复的生产。
2.流水生产的特征：工作地专业化程度较高，每个工作地只固定完成一道或少数后道工序；生产具有明显的节奏性；流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的；工艺过程是封闭的；工作地按照工艺顺序排列，劳动对象如同流水一样从一个工作地转移到另一个工作地。
3.组织流水生产的条件：产品结构和工艺相对稳定；工艺过程能划分为简单的工序，有能根据同期化的要求把某些工序适当合并和分解，各工序的工时不能相差过大；制品的产量足够大，单位劳动量也较大，以保证流水线各工作地正常的负荷；厂房建筑和生产面积容许安装流水线的设备、工艺装备和运输传送装置。
4.流水线的基本形式：按生产对象的移动方式：固定和移动流水线；按生产对象的数目：单一品种和多品种流水线；按对象的轮换方式：不变、可变和混合流水线；按生产的连续程度：连续和间断流水线；按流水线所达到节奏性程度不同：强制、自由和粗略节拍流水线；按流水线的机械化程度：手工和自动流水线。
5.流水线组织设计一般经历的过程：流水线节拍的确定；设备需要量和设备负荷系数的计算；工序同期化；人员配备；生产对象传送方式的设计；流水线平面布置设计；流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制定等等；流水线技术经济评价。
6.流水线组织设计的准备工作：进行产品零件的分类；改进产品结构；提高产品的工艺性；审查工艺规程；收集整理设计所需资料。
第二章1.节拍：流水线上出产相邻两件制品的间隔时间。
2.节奏：流水线上出现两个运输批量之间的时间间隔（节奏=节拍*运输批量）。
3.周期时间：反应流水线的生产速度，以生产一件产品所需要的时间来表示(可大于、等于或小于节拍)。
4.节距时间：流水线流过两个相邻工作站的时间（一般取节距=周期时间）。
5.嫁动时间：去除无效时间之后的时间。
6.嫁动率：嫁动时间占生产线工作时间的比率。
西安交大-计算机系统结构复习提纲(可打印)
1. 开发 ILP 的两种方法 硬件动态，软件静态
2. 流水线中的调度策略 集中式调度、分布式调度 动态调度——乱序 Tomasulo 算法 分布式检测：重命名（换名）
3. 动态分支预测 针对控制相关，由硬件处理， 分支历史表 BHT——历史状态， 分支目标缓冲器 BTB——历史目标地址
5. 指令结构功能设计 CISC 机：三个目标优化 （也反映了编译，操作系统和系统结构的关系） 面向目标程序、面向高级语言、面向操作系统
RISC 机： 导致 RISC 机产生的缘由； （2-8 定理；控制器负责；不易纠错修改） 设计 RISC 机遵循的基本原则；
三、计算与设计
1. 指令格式设计 2. 指令格式的优化
延迟转移技术（延迟槽） 9. 流水线中的中断处理
不精确断点、精确断点 10. 向量处理机
向量数据表示，向量指令 向量处理方式
三、计算与设计
1. 时空图 2. 性能分析 3. 非线性流水线最小平均启动时间
第四章：指令级并行
一、基本概念——名词
超标量，超流水，动态调度，静态调度，超长指令字，保留站，Tomasulo 算法，ILP，BHT， BTB，ROB，前瞻执行（先执行再确认）
计算机系统结构是机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。所谓外特性，就 是计算机的概念性结构和功能特性。
（还有一个系统结构定义，这是由于存在计算机系统层次结构，不同的人看到不同的计 算机结构） 2. 计算机系统结构、组成与实现的三者关系：
系统结构——存在某个部件 计算机组成——罗技实现，门一级实现 计算机实现——物理实现，器件一级实现
第三章：流水线技术
一、基本概念——名词
先行控制，流水线，单功能流水线，标量流水线，重定向，分支预取，专用通道，无冲突调 度方法，冲突向量，启动距离，性能分析，时空图，缓冲技术，预处理等
第10章 生产作业计划
(3)生产能力方面。厂房生产面积、设备数量及其完好率、设备停修计划，分工种 工人的数量及技术等级，工（台）时定额及压缩系数。
(4)生产准备方面。原材料、外购件、外协件、工装器具等的供应及库存情况。 (5)上期计划的执行情况的统计分析资料。品种、规格、数量、质量、配套完成情 况、在制品结存情况，设备利用率、工时利用率、工人出勤率等。 (6)企业的流动资金状况。
一般取一个班，二分之一个班或四分之一个班的时间为看管周期。
管理工程学院
(2)确定看管周期内各工作地的产量及工作地（设备）负荷。 1)根据各道工序的单件加工时间ti和流水线的生产节拍r，确定各工序的设备(工 作地)数。
若
t i r ，则Si=1;
ti 〕 r
若ti>r，则Si=〔
6 2
7 6
8 3
9 5
10 5
11 4
2 2
6
图10-2 工步顺序图
管理工程学院
第一步，列出所有可作为第一工序的编组方案，有以下两个方案： 方案1-1{①，②，⑤} 方案1-2{①，②，⑥} t11=6+2+1=9 t12=6+2+2=10
分别计算这两个方案的工序时间和Ski值 T=6+2+5+7+1+2+6+3+5+5+4=46
计算各方案的Sk2值和t2值 46 (10 6) Sk 21 2 5 10 46 (10 8) Sk 22 2 5 10 46 (10 8) Sk 23 2 5 10 因为Sk21=Sk22=Sk23，t22>t23>t21，所以，第二工序的分支节点，应在方案2-2的节 点进行分支。
计算机组成与结构第9章 流水线技术
9.3.2
1.
向量处理机的指令系统一般应包含有向量型和标量型两 类指令。 向量型运算类指令一般又可以有如下几种：
向量V1运算得向量V2， 如V2=SIN(V1)；
n
向量V运算得标量S， 如S Vi ；
i 1
向量V1与向量V2运算得向量V3，如V3=V1∧V2；
向量V1与标量S运算得向量V2， 如V2=S*V1。
从时—空图分析实际的吞吐率
2. 效率
流水线的效率是指流水线中的设备实际使用时间占整个运
行时间之比，也称流水线设备的时间利用率。由于流水线存 在有建立时间和排空时间(最后一个任务流入到流出的时间)， 在连续完成n个任务的时间里，各段并不总是满负荷工作的。
如果是线性流水线，且各段经过时间相同，如图5.22那样，
B一次相关与二次相关
B一次、 二次相关的推后处理
B相关专用通路法
9.2 流 水 方 式
9.2.1 基本概念
1. 流水是重叠的引申
指令分解为“分析”与“执行”子过程
流水处理
流水和重叠的区别
“一次重叠”把指令的解释过程分解成“分析”和“执行”两个子过 程，流水则分成更多个子过程。 “一次重叠”同时解释两条指令，流水可同时解释多条指令。 流水每个子过程经过的时间Δt越小，流水线的最大吞吐率就越高
则在T时间里，流水线各段的效率都相同，均为η0，即
1
2
m
nt0 T
mnn10
整个流水线的效率
12 m m0 mnt0
m
m mT
式中，分母m·T是时—空图中m个段和流水总时间T所围成的 总面积，分子m·nΔt0则是时—空图中n个任务实际占用的总面
积。因此，从时—空图上看，效率实际上就是n个任务占 用的时—空区面积和m个段总的时—空区面积之比。显
《DSP原理及应用(修订版)》邹彦主编课后答案(个人终极修订版)
第一章1、数字信号处理实现方法一般有几种？答：课本P2（2.数字信号处理实现）2、简要地叙述DSP 芯片的发展概况。
答：课本P2（1.2.1 DSP 芯片的发展概况）3、可编程DSP 芯片有哪些特点？答：课本P3（1.2.2 DSP 芯片的特点）4、什么是哈佛结构和冯诺依曼结构？他们有什么区别？答：课本P3-P4(1.采用哈佛结构）5、什么是流水线技术？答：课本P5（3.采用流水线技术）6、什么是定点DSP 芯片和浮点DSP 芯片？它们各有什么优缺点？ 答：定点DSP 芯片按照定点的数据格式进行工作，其数据长度通常为16位、24位、32位。
定点DSP 的特点：体积小、成本低、功耗小、对存储器的要求不高；但数值表示范围较窄，必须使用定点定标的方法，并要防止结果的溢出。
浮点DSP 芯片按照浮点的数据格式进行工作，其数据长度通常为32位、40位。
由于浮点数的数据表示动态范围宽，运算中不必顾及小数点的位置，因此开发较容易。
但它的硬件结构相对复杂、功耗较大，且比定点DSP 芯片的价格高。
通常，浮点DSP 芯片使用在对数据动态范围和精度要求较高的系统中。
7、DSP 技术发展趋势主要体现在哪些方面？答：课本P9（3.DSP 发展技术趋势） 8、简述DSP 系统的构成和工作过程。
答：课本P10（1.3.1DSP 系统的构成） 9、简述DSP 系统的设计步骤。
答：课本P12（1.3.3DSP 系统的设计过程） 10、DSP 系统有哪些特点？答：课本P11（1.3.2DSP 系统的特点）11、在进行DSP 系统设计时，应如何选择合理的DSP 芯片？答：课本P13（1.3.4DSP 芯片的选择）12、TMS320VC5416-160的指令周期是多少毫秒？它的运算速度是多少MIPS ？ 解：f=160MHz ，所以T=1/160M=6.25ns=0.00000625ms ；运算速度=160MIPS第二章1、TMS320C54x 芯片的基本结构都包括哪些部分？答：课本P17（各个部分功能如下）2、TMS320C54x 芯片的CPU 主要由几部分组成？答：课本P18（1.CPU)3、处理器工作方式状态寄存器PMST 中的MP/MC 、OVLY 和DROM3个状态位对’C54x 的存储空间结构有何影响？答：课本P34（PMST 寄存器各状态位的功能表）4、TMS320C54x 芯片的内外设主要包括哪些电路？答：课本P40（’C54x 的片内外设电路）5、TMS320C54x 芯片的流水线操作共有多少个操作阶段？每个操作阶段执行什么任务？完成一条指令都需要哪些操作周期？答：课本P45（1.流水线操作的概念）6、TMS320C54x 芯片的流水线冲突是怎样产生的？有哪些方法可以避免流水线冲突？ 答：由于CPU 的资源有限，当多于一个流水线上的指令同时访问同一资源时，可能产生时序冲突。
嵌入式系统设计教程(第2版)简答题答案.pdf
第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的定义是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.简述嵌入式系统的主要特点。
答：（1）功耗低、体积小、具有专用性（2）实时性强、系统内核小（3）创新性和高可靠性（4）高效率的设计（5）需要开发环境和调试工具3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。
4. 简述嵌入式系统的发展趋势答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持（2）连网成为必然趋势（3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本（4）提供精巧的多媒体人机界面（5）嵌入式软件开发走向标准化5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。
嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。
6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。
（2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。
（3）没有实时特点的嵌入式操作系统。
第二章嵌入式系统的基础知识1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？答：冯诺依曼体系和哈佛体系。
冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。
哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。
2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术？答：（1）流水线技术（2）超标量执行（3）总线和总线桥3.简述基于ARM架构的总线形式答：ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力，通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。
第10章 流水线平衡
按机械化程度：手工流水线、机械化流水线、自动流水线。
按作业内容：分装配流水线、加工流水线
10.1 基本概念
分类标志 对象移动方式 对象数目 对象轮换方式 固定流水线
流水线
移动流水线
单一对象流水线 不变流水线
连续流水线 强制节拍流水线 自动线 图1 自由节拍流水线 机械化流水线
多对象流水线 可变流水线 成组流水线
• （4）计划产量为125个单位产品时的节拍为：
• 节拍=OT/D=450/125=3.6分钟。
10.1 基本概念
3、工序同期化/装配线平衡
工序同期化是使流水生产线各工序的单件时间等于节拍或节拍 的整数倍。 在给定流水线节拍情况下，工序同期化可以使流水线所需工作 地数量和用工人数最少。
10.1 基本概念
的特定几个品种在流水线 上混合、连续地生产
可变流水线
分批轮换地制造固定在 流水线上的几个品种
混合流水线
可变流水线： AAAAAABBBBCCCCCAAAAAABBBB 混合流水线: AABCCAABCCAABCC…….
10.1 基本概念
按生产连续程度：连续流水线和间断流水线。 连续流水线指制品从投入到产出在工序间是连续进行的没有等待 和间断时间。 按实现节奏的方式：强制节拍流水线和自由节拍流水线。强制流 水线要求准确地按节拍出产制品.后者不严格要求按节拍出产制品, 但要求工作地在规定的时间间隔内的生产率应符合节拍要求.
10.1 流水线的基本概念
二、流水线生产的特征和形式 1、特征 – 工作地的专业化程度高； – 具有明显的节奏性； – 每道工序都按照统一的节拍进行生产；
t1 s1 t2 s2 tm sm r
– 具有高度的连续性。
第10章 流水线与并行处理技术
（3）按流水的级别分类 部件级流水线：又称运算操作流水线。它是指处理机 的算术逻辑部件分段，使各种数据类型能进行流水操 作。 处理机级流水线：又称指令流水线。它是指在指令执 行过程中划分成若干功能段，按流水方式组织起来。 处理机间流水线：又称宏流水。它是指两台以上的处 理机串行地对同一数据流进行处理，每台处理机完成 一个任务。 （4）按数据表示分类 标量流水处理机：只能对标量数据进行流水处理。 向量流水处理机：它具有向量指令，能对向量的各元 素进行流水处理。
同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件
周转时间而赢得速度
2014年7月4日星期五 25
2．资源重复
• 即空间并行
• 在并行性概念中引入空间因素，采用以数
量取胜的原则，通过重复设置硬件资源，
大幅度提高计算机系统的性能
• 随着硬件价格的降低，这种方式在单处理
机中广泛应用，而多处理机本身就是实施
资源重复原理的结果
2014年7月4日星期五 26
3．资源重复+时间重叠
• 在计算机系统中同时运用空间并行和时间并
行技术 • 这种方式在计算机系统中应用广泛，成为主 流的并行技术
2014年7月4日星期五 27
4．资源共享
• 这是一种软件方法，它使多个任务按一定
时间顺序轮流使用同一套硬件设备
• 例如多道程序、分时系统就是遵循资源共享原
• 把一件工作按功能分割为若干个相互联系的部分，
把每一部分指定给专门的部件完成
• 然后按时间重叠原理把各部分执行过程在时间上重
叠起来，使所有部件依次分工完成一组同样的工作
2014年7月4日星期五 30
• 在单处理机中，空间并行技术的运用也已 经十分普遍
• 多体交叉存储器和多操作部件都是空间并行技 术成功应用的结构形式 • 在多操作部件处理机中，
计算机体系结构课后习题原版答案-张晨曦著（2）
第1章计算机系统结构的基本概念1.1解释下列术语计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。
只要在时间上相互重叠，就存在并行性。
它包括同时性与并发性两种含义。
1.2试用实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系。
答：如在设计主存系统时，确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。
确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。
选择存储芯片类型、微组装技术、线路设计等属于计算机实现。
计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。
计算机实现是计算机组成的物理实现。
一种体系结构可以有多种组成。
一种组成可以有多种实现。
1.4计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？并说出它们的含义。
答：（1）以经常性事件为重点。
在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。
（2）Amdahl定律。
加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。
（3）CPU性能公式。
执行一个程序所需的CPU时间=IC×CPI×时钟周期时间。
（4）程序的局部性原理。
程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。
1.6某台主频为400MHz的计算机执行标准测试程序，程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下：指令类型指令执行数量平均时钟周期数整数450001数据传送750002浮点80004分支15002求该计算机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。
计算机体系结构知识点汇总
计算机体系结构知识点汇总(总20页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章计算机体系结构的基本概念1.计算机系统结构的经典定义程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
（计算机组成：指计算机系统结构的逻辑实现。
计算机实现：计算机组成的物理实现）2.计算机系统的多级层次结构：1.虚拟机：应用语言机器->高级语言机器->汇编语言机器->操作系统机器2.物理机：传统机器语言机器->微程序机器3.透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
4.编译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序5.解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都转去执行低一级机器上的一段等效程序。
6.常见的计算机系统结构分类法有两种：Flynn分类法、冯氏分类法（按系统并行度）进行分类。
Flynn分类法把计算机系统的结构分为4类：单指令流单数据流(SISD)单指令流多数据流(SIMD)多指令流单数据流(MISD)多指令流多数据流(MIMD)IS指令流，DS数据流，CS（控制流），CU（控制部件），PU（处理部件），MM，SM（表示存储器）7.计算机设计的定量原理：1.大概率事件优先原理（分配更多资源，达到更高性能）2.Amdahl定理：加速比：(Fe为可改进比例（可改进部分的执行时间/总的执行时间），Se为部件加速比（改进前/改进后）3.程序的局部性原理：时间局部性：程序即将使用的信息很可能是目前使用的信息。
空间局部性：即将用到的信息可能与目前用到的信息在空间上相邻或相近。
4.CPU性能公式：1.时钟周期时间2.CPI：CPI = 执行程序所需的时钟周期数／IC3.IC(程序所执行的指令条数)8.并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。
施工组织设计第10章 新技术、新产品、新工艺、新材料应用
第十章、新技术、新产品、新工艺、新材料应用1.推广采用新技术､新材料､新工艺,组织好施工生产推行全面质量管理,开展群众性的QC小组活动,在施工中制定全面质量管理､工作规划,超前探索和解决施工中的疑难问题,消除质量通病｡用现代化技术设备工程实施中,将运用高精度的仪器,采用先进的检测手段,控制施工的每个环节｡建立完善的技术管理体系,按照实施性施工组织设计确定的施工程序,精心组织流水线平行作业,控制每道工序,狠抓工序衔接,实行施工技术､测量､试验､计量技术资料全过程的标准化管理,做到技术标准､质量标准､管理标准相统一｡妥善保管好有关工程进度､质量检验､障碍物拆除以及所有影响本工程的原始记录和照片｡按照监理工程师和业主的技术要求,利用人才优势,发挥技术专长,实行规范化､程度化､标准化施工作业,在现场树立典型示范作业面,为创优质工程奠定坚实的技术基础工作｡2.新技术应用绿色施工技术施工过程水回收利用技术;雨水回收利用技术;信息化应用技术施工现场远程监控管理工程;工程量自动计算技术;建设工程资源计划管理技术;项目多方协同管理信息化技术｡3、计算机应用和管理技术现代化管理体系和计算机管理技术,配备电脑､打印机､复印机和有关软件(如梦龙系统项目集成管理软件､工程预决算系列软件､用友财务管理软件等),并与总部的电脑系统联网｡对施工组织设计编制､网络计划优化及修改､工程质量管理和报表文字处理进行电脑管理,充分发挥计算机在工程管理中的应用｡4.BIM技术应用深化设计管理和协调工作贯穿施工过程,其对象包括自施和专业分包､独立承包人和设备厂商施工范围｡包含人员､程序､质量､进度､图纸､信息､资金等各管理要素,并利用BIM技术进行本工程的深化设计工作｡5.扬尘实时监控系统现场安装扬尘监测系统或仪器可将噪声､扬尘､气象参数等以字符形式叠加在实时视频画面上,随画面实时更新,与视频检测系统实现数据共享｡当噪声分贝值达到设定值时,及时发现并控制噪声源,保证现场正常施工不会对周边居民､学校等正常生活造成影响,避免施工中出现负面形象｡。
计算机体系结构第三章答案
第三章答案三、流水线技术（80空）1、对阶尾数相加2、求阶差规格化3、时间流水线的各段4、尽量相等流水线的瓶颈5、通过时间大量重复的时序输入端能连续地提供任务6、静态动态7、部件级处理机级8、标量流水处理机向量流水处理机9、线性流水线非线性流水线10、执行/有效地址计算周期存储器访问/分支完成周期11、译码读寄存器12、ALUoutput←A op B ALUoutput←NPC + Imm13、分支 STORE指令14、ALU指令 LOAD指令15、单周期多周期16、重复设置指令执行功能部件流水17、吞吐率等功能非流水线18、通过时间排空时间19、流水线寄存器的延迟时钟扭曲20、数据相关控制相关21、结构相关数据相关22、结构数据23、硬件开销功能单元的延迟24、写后读读后写写后读25、写后读读后写26、PC值改变为分支转移的目标地址 PC值保持正常（等于当前值加4）27、目标地址分支转移条件不成立28、8 存储器29、多功能线性 830、水平处理方式垂直处理方式31、纵向处理方式纵横处理方式32、存储器向量寄存器33、访问存储器的次数对存储器带宽的要求34、每秒执行多少指令（MIPS）每秒取得多少个浮点运算结果（MFLOPS）35、512 836、链接技术向量循环或分段开采技术37、源向量结果向量38、向量功能部件标量寄存器向量寄存器块39、向量寄存器向量功能部件3.1 流水线的基本概念1、流水线：将一个重复的时序过程，分解为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其他子过程同时执行。
2、单功能流水线：只能完成一种固定功能的流水线。
3、多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，从而使流水线在不同的时间，或者在同一时间完成不同的功能。
4、静态流水线：同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。
5、动态流水线：同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。
中国科学技术大学ppt课件
中国科学技术大学
chapter03.9
03/03-review 流水线技术要点
• 流水线技术并不能提高单个任务的执行效率，它可以 提高整个系统的吞吐率
• 流水线中的瓶颈——最慢的那一段 • 多个任务同时执行，但使用不同的资源 • 其潜在的加速比＝流水线的级数 • 流水段所需时间不均衡将降低加速比 • 流水线存在装入时间和排空时间，使得加速比降低 • 由于存在相关问题，会导致流水线停顿
加速比
加速比：完成同样一批任务，不使用流水线所用的时间 与使用流水线所用的时间之比。 假设：不使用流水线（即顺序执行）所用的间
为Ts，使用流水线后所用的时间为Tk，则该流
水线的加速比为
S Ts Tk
中国科学技术大学
chapter03.22
1. 流水线各段时间相等（都是△t） – 一条k段流水线完成n个连续任务
JUMP end
0
56
Op
31
offset added to PC
(jump, jump and link, trap and return from exception)
▪所有指令相同长度 ▪在指令格式中寄存器位于同一位置 ▪只有Loads和Stores可以对存储器操作
中国科学技术大学
chapter3.34
• EX: 执行
– Load 、Store：计算有效地址 – Branch：计算转移地址并确定转移方向
• MEM: 存储器访问（仅Load和Store) • WB: 结果写回
中国科学技术大学
chapter03.6
流水线的可视化表示
• 多条指令执行多个时钟周期
– 指令按程序序从上到下排列 – 图中展示了每一时钟周期资源的使用情况 – 不同指令相邻阶段之间没有干扰
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 写后写相关（WAW）
MUL R3，R2，R1 SUB R3，R4，R5
解决办法 • 后推法
；（R2） （R3） R1 ；（R5）+（R1） R4
；（R2） M 存储单元 ；（R4）+（R5） R2
；（R2）× （R1） R3 ；（R4） （R5） R3 • 采用 旁路技术
3. 控制相关
由转移指令引起
LDA # 0 LDX # 0 M ADD X, D INX CPX # N BNE M DIV # N STA ANS
BNE 指令必须等 CPX 指令的结果 才能判断出 是转移 还是顺序执行
3. 控制相关
设 指令3 是转移指令
t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
取指令 部件
指令部件 缓冲区
执行指令 部件
(2) 条件转移指令 对指令流水的影响
必须等 上条 指令执行结束，才能确定 下条 指令的地址，
造成时间损失
猜测法
解决办法 ？
4. 指令的六级流水
t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
指令 1 FI 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9
解决办法
指令 1 与指令
• 4
停顿 冲突
指令1、指令3、指令 6 冲突
指令
2
与指令
• 5 •
冲指突令存储器和…数据存储器分开
指令预取技术 （适用于访存周期短的情况）
2. 数据相关
不同指令因重叠操作，可能改变操作数的 读/写 访问顺序
• 写后读相关（RAW） SUB R1，R2，R3 ADD R4，R5，R1
10.1 指 令 流 水
一、如何提高机器速度
1. 提高访存速度
高速芯片
Cache
多体并行
2. 提高 I/O 和主机之间的传送速度
中断 DMA
通道
I/O 处理机
多总线
3. 提高运算器速度
高速芯片
改进算法
快速进位链
• 提高整机处理能力 高速器件 改进系统结构 ，开发系统的并行性
二、系统的并行性
1. 并行的概念
取指令 取指令部件 完成 执行指令 执行指令部件 完成
总有一个部件 空闲
2. 指令的二级流水
取指令 1 执行指令 1
取指令 2 执行指令 2
指令预取
取指令 3 执行指令 3
若 取指 和 执行 阶段时间上 完全重叠
指令周期 减半 速度提高 1 倍
3. 影响指令流水效率加倍的因素
(1) 执行时间 > 取指时间
指令 1 FI 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令15 指令16
DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO FI DI CO FI DI FI FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
回改 写指 结令 果指 部针 锁件锁部
存
存
存
存
存
存件
若 流水线不出现断流 1 个时钟周期出 1 结果
不采用流水技术
7 个时钟周期出 1 结果
理想情况下，7 级流水 的速度是不采用流水技术的 7 倍
2. 运算流水线
完成 浮点加减 运算 可分 对阶、尾数求和、规格化 三段
对
阶 功 能 部
锁 存 器
件
尾 数 加 部 件
➢ 不能调整 指令的 执行顺序 靠编译程序解决优化问题
指令序列
IF ID EX WR
流水线速度是原来速度的 3 倍
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
时钟周期指令间 潜在 的 并行性， 将 多条 能 并行操作 的指令组合成 一条 具有 多个操作码字段 的 超长指令字（可达几百位）
流水线中各段总的时空区
=
S空间
mnΔt m(m + n -1) Δt
空间
S4
1 2 3 4 5 … … … n-1 n
S3
1 2 3 4 5 … … … n-1 n
S2
1 2 3 4 5 … … … n-1 n
S1 1 2 3 4 5 … … … n-1 n
mΔt
(n-1) Δt
T时间
六、流水线的多发技术
设流水线各段时间为 Δ t
完成 n 条指令在 m 段流水线上共需
T = m ·Δt + (n-1) Δ· t
完成 n 条指令在等效的非流水线上共需
T′= nm ·Δt
则
nm ·Δt
nm
Sp = m Δ· t +(n-1) Δ· t = m + n -1
3. 效率
流水线中各功能段的 利用率 由于流水线有 建立时间 和 排空时间 因此各功能段的 设备不可能 一直 处于 工作 状态
转移损失
五、流水线性能
1. 吞吐率 单位时间内 流水线所完成指令 或 输出结果 的 数量
设 m 段的流水线各段时间为Δt
• 最大吞吐率
Tpmax
=
1
Δt
• 实际吞吐率
连续处理 n 条指令的吞吐率为
Tp
=
n m ·Δt+ (n-1)
·Δ
t
2. 加速比 Sp
m 段的 流水线的速度 与等功能的 非流水线的速度 之比
S空间
空间
S4
1 2 3 4 5 … … … n-1 n
S3
1 2 3 4 5 … … … n-1 n
S2
1 2 3 4 5 … … … n-1 n
S1 1 2 3 4 5 … … … n-1 n
mΔt
(n-1) Δt
T时间
3. 效率
流水线中各功能段的 利用率
流水线各段处于工作时间的时空区
效率 =
并发 两个或两个以上事件在 同一时间段 发生
并行
同时 两个或两个以上事件在 同一时刻 发生
时间上互相重叠
2. 并行性的等级
过程级（程序、进程） 粗粒度
指令级（指令之间） （指令内部）
细粒度
软件实现 硬件实现
三、指令流水原理
1. 指令的串行执行
取指令 1 执行指令 1 取指令 2 执行指令 2 取指令 3 执行指令 3 …
锁 存 器
规 格 化 部
件
锁 存 器
第一段
第二段
第三段
分段原则 每段 操作时间 尽量 一致
➢ 采用 多个处理部件
指令序列
IF ID EX WR
时钟周期 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
七、流水线结构
1. 指令流水线结构
完成一条指令分 7 段， 每段需一个时钟周期
修
取 指 令 部 件
指 令 译 码 部 锁件
地取 址操 形作 成数 部部 锁件 锁 件
操 作 执 行 部 锁件
指令 1 FI 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9
DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
1. 超标量技术 ➢ 每个时钟周期内可 并发多条独立指令 配置多个功能部件 ➢ 不能调整 指令的 执行顺序 通过编译优化技术，把可并行执行的指令搭配起来
指令序列
IF ID EX WR
时钟 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 周期
2. 超流水线技术
➢ 在 一个时钟周期 内 再分段 （ 3 段） 在一个时钟周期内 一个功能部件使用多次（ 3 次）
完成 一条指令 串行执行 六级流水
6 个时间单位 6 × 9 ＝ 54 个时间单位 14 个时间单位
四、影响指令流水线性能的因素
1.程结序构的相相关近指不令同之指间令出争现用某同种一关功联能部件产生资源冲突
使指令流水出现停顿，影t响流水线效率
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO