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软考——流水线技术与案例分析

时间:2025-01-14 14:29:42浏览次数:3  
标签:周期 吞吐 路径 软考 案例 指令 时间 流水线

流水线

特点

并行化处理,提高运行效率,提高吞吐量;优化指令执行流程,减少耗时;减少冲突,提升稳定性;多发射处理数据,在同一周期内发射多条指令,提高设备并行处理能力

周期与执行时间

周期

指令的执行过程分为三个阶段——取指、分析、执行

流水线的周期 = MAX(取指时间, 分析时间, 执行时间)

执行时间

有以下两个公式进行使用,根据上图可以非常快得出

理论公式:指令全部的执行时间 + (n - 1) × 流水线周期,其中n为指令条数

实践公式:(K + N - 1) × 流水线周期。其中K为工序数(即流水线的阶段数),N为指令条数

吞吐率计算

吞吐率是衡量流水线性能的重要指标,它表示在单位时间内流水线所能完成的任务数量

计算公式为:吞吐率 = 指令条数 / 流水线执行时间

公式通俗易懂就是结合定义

最大吞吐率=1/周期

实际吞吐率可表示为

n/(m+(n−1))*周期(n为命令数,m为流水线阶数)

流水线加速比

流水线的速度与功能的非流水线的速度之比
完成n条指令在m段流水线上共需(m+(n−1))倍的周期
完成n条指令在等效的非流水线上共需 n*m倍的周期 

则加速比等于两者像除

流水线效率计算

同时还有一个参数也能评估流水线指标,那就是效率

效率 = (流水线周期数 - 空闲周期数) / 流水线周期数

例题

M条指令,每条指令执行需要N个步骤,周期为3Δt,根据公式算出第一问(99-1)x3Δt+8At=302Δt。实际吞吐率==M/(3M+5Δt)理论吞吐率=1/(3Δt)

案例分析

个人认为,这种题目是在模拟现实环境出错的情况,考察个人对知识点的应用和理解

AOE网

对于此类问题,我们一般关注两点关键路径,一关键路径,因为我们可以通过其长度得到最小工期,二是关键路径伤的节点,往往题目有附加条件以此限制和影响工期,因此需要留意这些

关键路径

关键路径其实就是求路径最长的路径,其求解方法可以通过从起点出发对到各个点的路径长度进行列表分析得出,也可以从终点反推至起点,也就是顺推法和逆推法,这个过程需要四个变量

ve(vj) ----- 表示时间 vj 的最早发生时间
vl(vj) ----- 表示时间 vj 的最晚发生时间
e(i) ---- 表示活动X的最早开始时间
l(i) ---- 表示活动X的最晚开始时间

l(i) - e(i) ---- 表示完成活动X的时间余量

其实真正题目也不用怎么复杂,根据小学数学知识可以轻松得出,我们可以列出拓扑排序然后简单列表得出最长路径求解

直接上例题分析一下

例题

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拓扑排序可得ABCEHDGIFJ

可以看到工作的先后顺序

然后根据顺序填表

我们找下关键路径长度

注意找最长路径则可以得到下图

终点(从A出发)长度
B2
C5
D4
E10
F13
G7
H12
I13
J18
最终结果:18

关键路径A-B-D-G-F-J或A-B-C-E-F-J

再看第二问,BC和BF最晚开始时间,可套用公式l(i) - e(i) ---- 表示完成活动X的时间余量

可以明确B->C在关键路径上,所有决定工期的就是B->F,而对于B->F上由最长路径为11,即A-B-F-J,最晚可推迟18-11=7天

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拓扑排序ABCEFHDGJIKL

B2
C5
D7
E10
F13
G12
H12
I18
J15
K22
L24

关键路径A-B-C-E-F-I-K-L

从表得出24天,BD不在关键路径上,其最长路径A-B-D-G-I-K-L长度22

配置分析

此类型根据题目信息分析即可,常见由判断stp端口角色和查看对应配置分析差错,直接看例题

例题

92211b1fb46a4d0fb5b675dab72032aa.png

根据图分析,SWA桥ID最小,为根桥,图中明显是有两个环的,如图即上面的环和总的大环

1005b63f263a4c238e80a3c0bf0e9b12.png

根据stp基础知识点可知,该环中SWC的P2口被阻塞

1e872ed09a534ecd8d6d4d5b5b0d79c8.png

6ea49fa5ee7a47c29955801b39e585db.png

5abe06ec9e924235af1e024c00a08233.png

同理,该环的SWD中的P2被阻塞,因此答案选择BD

2423fb9d36c24503b0579c6ad08e4cc5.png

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标签:周期,吞吐,路径,软考,案例,指令,时间,流水线
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