在一个5段的流水线处理机上需经9t才能完成一个任务参考课件
5th-8(半成品)
39
1）计数器方式
这种方法与使用程序计数器产 生机器指令地址的方法类似，在顺 序执行微指令时，后继微地址由现 行微地址加上一个增量来产生；在 非顺序执行微指令时，必须通过转 移方式使现行微指令执行后，转去 执行指定的后继微地址的下一条微 指令。
40
在这种方法中，微地址寄存器 通常改为计数器，顺序执行的微指 令序列必须安排在控制存储器的连 续单元中。 计数器方式的基本特点是，微 指令的顺序控制字段较短，微地址 产生机构简单。但是，多路并行转 移功能较弱、速度较慢、灵活性较 差。
50
A5=P3· 5·4 IR T A3=P1· 3·4 IR T A1=P1· 1·4 IR T
A4＝P3· 4·4 IR T A2＝P1· 2·4 IR T A0=P1· 0·4＋P2· T4 IR T C·
由于从触发器强置端修改，故前5个表达 式可用“与非”门实现，最后一个用 “与或非”门实现。
23
延迟转移法 由编译程序重排指令序列来实现。基 本思想是“先执行再转移”，即发生 转移取时并不排空指令流水线，而是 让紧跟在转移指令Ib之后已进入流水 线 的少数几条指令继续完成。如果这 些指令是与Ib结果无关的有用指令， 那么延迟损失时间片正好得到了有效 的利用。
24
转移预测法 用硬件方法来实现，依据指令过去 的行为来预测将来的行为。通过使 用转移取和顺序取两路指令预取队 列器以及目标指令cache，可将转移 预测提前到取指阶段进行，以获得 良好的效果。
例：微地址寄存器有6位（A5A0），当需要修改其内容时，可通过 某一位触发器的强置端S将其置“ 1”。 现有三种情况：
48
（1）执行“取指”微指令后，微程序 按IR的OP字段（IR3－IR0）进行16路 分支； （2）执行条件转移指令微程序时，按 进位标志C的状态进行2路分支； （3）执行控制台指令微程序时，按 IR4，IR5 的状态进行4路分支。请按 多路转移方法设计微地址转移逻辑。
第二章练习题参考解答
第二章2.13 在一台单流水线多操作部件的处理机上执行下面的程序，每条指令的取指令、指令译码需要一个时钟周期，MOVE、ADD和MUL操作分别需要2个、3个和4个时钟周期，每个操作都在第一个时钟周期从通用存放器中读操作数，在最后一个时钟周期把运算结果写到通用存放器中。
k： MOVE R1，R0 ；R1← (R0)k+1： MUL R0，R2，R1 ；R0← (R2)×(R1)k+2： ADD R0，R2，R3 ；R0← (R2)+(R3)(1)就程序本身而言，可能有哪几种数据相关?(2)在程序实际执行过程中，哪几种数据相关会引起流水线停顿?(3)画出指令执行过程的流水线时空图，并计算完成这3条指令共需要多少个时钟周期？解：〔1〕就程序本身而言，可能有三种数据相关。
假设3条指令顺序流动，那么k指令对R1存放器的写与k+1指令对R1存放器的读形成的“先写后读〞相关。
假设3条指令异步流动，那么k指令对R0存放器的读与k+1指令对R0存放器的写形成的“先读后写〞相关，k+2指令对R0存放器的写与k+1指令对R0存放器的写形成的“写—写〞相关。
〔2〕在程序实际执行过程中，二种数据相关会引起流水线停顿。
一是“先写后读〞相关，k指令对R1的写在程序执行开始后的第四个时钟；k+1指令对R1的读对指令本身是第三个时钟，但k+1指令比k指令晚一个时钟进入流水线，那么在程序执行开始后的第四个时钟要读R1。
不能在同一时钟周期内读写同一存放器，因此k+1指令应推迟一个时钟进入流水线，产生了流水线停顿。
二是“写—写〞相关，k+1指令对R0的写对指令本身是第六个时钟，而要求该指令进入流水线应在程序执行开始后的第三个时钟，所以对R0的写是在程序执行开始后的第八个时钟。
k+2指令对R0的写对指令本身是第五个时钟，而k+2指令比k+1指令晚一个时钟进入流水线，那么在程序执行开始后的第四个时钟，所以对R0的写是在程序执行开始后的第八个时钟。
生产与运作管理课件(PPT 48页)
A
B*
0
4
4
11
4
4+7=11
6
9
0
2
ZHM-2012
D 11 19 11+8=19 17 2
C 19 21 19+2=21 19 2
19
产品
A
生产时间
4
交货期
6
B
C
D
7
2
8
9
19
17
• 穆尔法：排序为A →D →C →B，1种产品延期交货。目的是使延 期交货的任务数最少
产品
A
• 生产作业计划是对生产与运作系统内较小空间范围 与较小时段生产任务的安排。
• 在空间上，它把主生产计划规定的任务分配给生产 与运作系统内各子系统；
• 在时间上，它把较长期的生产任务细分成较小时段； 在计划单位上，把完整的产品细分到产品的组成和 工序。
• 生产作业计划的主要工作内容包括：期量标准的制 定、作业计划的编制、生产能力的核算和平衡、日 常生产派工、生产作业准备的检查。
连
流水线特点
小时
一班共计
续 流
1234
5
6
7
8 间断 间断 工作时
次数 时间 间（分）
水 线
装配简单制品
2
20
460
作
中
业
指
装配复杂制品
午
3
30
450
示
图
机械加工
休
表
（使用耐用期
息
长的工具）
4
40
440
机械加工
（使用耐用期 短的工具）
6
60
2017年11月网络规划设计师基础知识真题及答案
2017年11月网络规划设计师基础知识真题1/2、某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(2△t）、分析指令(1△t)、取操作数(3△t)、运算（1△t），写回结果（2△t）组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为（）；若连续向流水线拉入10条指令，则该流水线的加速比为（）。
1、A.1/9△tC.1/2△t2、A.1:10C.5:2B.1/3△t D.1/1△tB.2:1 D.3:13、RISC（精简指令系统计算机）是计算机系统的基础技术之一，其特点不包括（）。
A.指令长度固定，指令种类尽量少B.寻址方式尽量丰富，指令功能尽可能强C.增加寄存器数目，以减少访存次数D.用硬布线电路实现指令解码，以尽快完成指令译码4/5、在磁盘上存储数据的排列方式会影响I/O服务的总时间。
假设每磁道划分成10个物理块，每块存放1个逻辑记录。
逻辑记录R1，R2，…，R10存放在同一个磁道上，记录的安排顺序如下表所示：假定磁盘的旋转速度为30ms/周，磁头当前处在R1的开始处。
若系统顺序处理这些记录，使用单缓冲区，每个记录处理时间为6ms，则处理这10个记录的最长时间为（）；若对信息存储进行优化分布后，处理10个记录的最少时间为（）。
4、A.189ms B.208ms C.289ms D.306ms5、A.60ms B.90ms C.109ms D.180ms6/7、对计算机评价的主要性能指标有时钟频率、（）、运算精度、内存容量等。
对数据库管理系统评价的主要性能指标有（）、数据库所允许的索引数量、最大并发事务处理能力等。
6、A.丢包率 B.端口吞吐量 C.可移植性 D.数据处理速率7、A.MIPS B.支持协议和标准 C.最大连接数 D.时延抖动8、一个好的变更控制过程，给项目风险承担着提供了正式的建议变更机制。
如下图所示的需求变更管理过程中，①②③处对应的内容应分别是（）。
识别出问题修改后的需求A.问题分析与变更描述、变更分析与成本计算、变更实现B.变更描述与成本计算、变更分析、变更实现C.问题分析与变更分析、成本计算、变更实现D.变更描述、变更分析与变更实现、成本计算9、以下关于敏捷方法的叙述中，错误的是（）。
续生产与运作管理课件九章适时生产JIT体系
作 业 名 称
节 点 缡 号 I - j
作 业 工 期 t (I,j)
最 早 完 工 tes(I, j )
最 早 完 工 t( I, j )
最 迟 开 工 t( I, j )
二、关键线路法（CPM）
1、作图法 2、表格计算法
1
2
4
3
6
5
5
15
20
0
10
250
15
5
10
5
5
4
5
穿衣 烧开水 热奶 吃饭
第五节 JIT在服务生产中的应用
部分JIT在服务业中的应用经验 1、组成质量小组，解决质量问题； 2、保持工作场所内环境整洁； 3、开发出相当水平能力的服务生产系统； 4、改进工艺技术操作； 5、保持生产与需求同步； 6、删除非必要操作环节、步骤。
第六节 JIT与企业生产运营战略和竞争优势
2
6
4
3
1
5
5
10
5
5
3、网络图三大要素：节点、矢线、通路。 4、网络图绘制规则： 1）网络图的开始节点与结束节点均为唯一的； 2）相邻的两个时间节点间，最多只能有一条矢线； 3）网络中不能出现循环回路； 4）网络时间节点编号应按矢线方向进行； 5）完成网络图逻辑关系描述后，应标明各矢线段工时数数据； 6）正确使用虚工序。
a+ 4M+b
6
2 ( b – a ) TD - TE
一、控动式物流方式； 二、生产批量小量化与降低库存； 三、缩短作业时间； 四、均衡生产； 十、改进与供商之间的 五、设备布置； 关系； 六、改进产品设计； 十一、不断改善经营水 七、质量保证； 平提高企业经营素 八、作业人员多能化； 质。 九、防护性维修；
第4章 流水线计算机设计技术3
冲突向量取N-1位，是因为经N拍后，任务己流出流水线，不会与 后续的任务争用流水线功能段了。
• 只要在状态图中由初始状态出发，按有向弧旁的 间隔拍数引入后继任务，就不会发生功能段使用 冲突。
• 在状态图中，所有简单回路都是可行的调度方案。 • 简单回路是指闭合回路，其中的各状态结点仅经
过一次。 • 状态图中，简单回路有多个，则有多种调度方案。 • 按平均间隔拍数最小选取最佳调度方案。
第4章 流水线计算机设计技术
第4章 流水线计算机设计技术
第4章 流水线计算机设计技术
4.5 非线性流水线的调度技术
在非线性流水线中，由于存在有反馈回路，当一个任务在流 水线中流过时，在同一个功能段可能要经过多次，因此， 不能每一个时钟周期向流水线输入一个新任务，否则会发 生在同一个时刻有几个任务争用同一个功能段的情况。这 种情况称为功能部件冲突，或流水线冲突。
若F的最大值为m（m<N-1），则冲突向量取m位即可。
如若F为(1，5，6，8)，则C=10110001。
如若F为(1，3，6)，则C=100101。
第4章 流水线计算机设计技术
4.5 非线性流水线的调度技术
4.5.2 无冲突调度方法
当第一个任务第1拍送入流水线时，根据禁止表F=(1，5，6，8)， 此时形成的冲突向量C为(10110001)，称此为刚流入流水线时 的初始冲突向量，这个初始冲突向量反映了刚引入的任务对 后继任务的约束。
将流水线中所有各段对一个任务流过时会重复使用同一功能段的 节拍间隔数汇集在一起，构成一个禁止表F。
计算机系统结构第五章自考练习题答案
第五章重叠、流水和向量处理机历年真题精选1. “一次重叠”中消除“指令相关”最好的方法是（ A ）。
A. 不准修改指令B. 设相关专用通路C. 推后分析下条指令D. 推后执行下条指令2．流水处理机对全局性相关的处理不包括（ D ）。
A. 猜测法B. 提前形成条件码C. 加快短循环程序的执行D. 设置相关专用道路3. 推后“分析”和设置“（相关专用通道）”是解决重叠方式相关处理的两1k种基本方法。
前者是以（降低速度）为代价，使设备基本上不增加。
4. 流水线消除速度瓶颈的方法有瓶颈子过程（再细分）和瓶颈子过程（多套并联）两种。
5. 简述在流水机器中全局性相关的概念及处理全局性相关的方法。
（P144-146）6. 求向量D=A*(B+C),各向量元素个数均为6，参照CRAY-1方式分解为3条向量指令：①V3←存储器{访存取A送入V3寄存器组}②V2←V0+V1 {B+C→K}③V4←V2*V3 {K*A→D}当采用下列2种方式工作时各需多少拍才能得到全部结果?(1)①和②并行执行完后，再执行③；（27拍）(2)采用链接技术。
（22拍）(注：CRAY-1方式启动访存1拍，访存6拍，打入寄存器组1拍，加法6拍，乘7拍) 7.有一个3段的单功能非线性流水线，预约表如下表所示。
（1）写出冲突向量，画冲突向量状态转移图并确定最佳调度方案。
（ c=(101) ,最佳策略是每隔2△t 流入一个任务 ）（2）按最佳调度方案输入5个任务，画出流水的时空图，求出此时的吞吐率和效率。
（吞吐率： 5/12△t 效率： 69.4% ）8. 有一个双输入端的加—乘双功能静态流水线，由经过时间为Δt 、2Δt 、2Δt 、Δt 的1、2、3、4四个子过程构成。
加按1-2-4连接，乘按1-3-4连接，流水线输出设有数据缓冲器，也可将数据直接返回输入。
现要执行A*（B+C*（D+E*F ））+G*H 的运算，①调整计算顺序，画出能获得吞吐率尽量高的流水时空图，标出流水线入、出端数据的变化情况；②求出完成全部运算的时间及此期间流水线的效率和吞吐率。
计算机系统结构清华大学出版社第5章
取指令 k
分析 k 取指令 k+1
执行 k 分析 k+1 取指令 k+2
执行 k+1 分析 k+2
执行 k+2
二次重叠执行方式
2020/2/6
8
先行控制方式的原理
1.采用二次重叠执行方式必须解决两个问题：
(1)有独立的取指令部件、指令分析部件和指令执行部件 把一个集中的指令控制器，分解成三个独立的控制器： 存储控制器、指令控制器、运算控制器。
DI
L1 (t 2
t2
t1)
9 (4 1) 4
7
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27
缓冲深度的设计方法（续）
3.先行指令缓冲栈的工作时间关系
工作周期
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
指令分析器的指令序列 k+1 k+2 k+3 K+4 K+5 K+6 K+7 K+8 k+9 空
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缓冲深度的设计方法
以静态分析为主，通过模拟来确定缓冲深度。 1.先行指令缓冲栈的设计
考虑两种极端情况：假设缓冲深度为DI (1)先行指令缓冲栈已经充满
指令流出的速度最快，例如连续分析RR型指令，设这种指令序列的最 大长度为L1，平均分析一条这种指令的时间为t1。
指令流入的速度最慢，设平均取一条指令的时间为t2。从主存储器中取 到先行指令缓冲栈中的指令条数是L1－DI条。
执行 k+1 分析 k+2
执行 k+2 分析 k+3
执行 k+3
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E X （ 执 行 ） R 1 X 2 B 2
D 2
3 1
“执行指令”执行由第二地址((X2)+(B2)+D2)决定的 主存数据区中的指令。
6
2.主存操作数相关
发生主存操作数相关的指令序列： n：OP A1，A2，A3 ；A1＝(A2) OP (A3)
n+1：OP A1，A2，A3 ；A1＝(A2) OP (A3) 出现下列情况之一，就发生主存操作数相关：
控制相关：由条件分支指令、转子程序指令、中断等引起的相 关。
解决数据相关的方法有两种： 推后处理 设置专用路径。
3
1.指令相关
发生指令相关的情况： n： STORE R1, n+1 n+1： …… 满足关系： 结果地址(n)＝指令地址(n+1)
当第n条指令还没有把执行结果写到主存之前，取出 的第n+1条指令显然是错误的。
的入口处增设一个专门处理无条件转移指令的指令分析器 P270
8
解决通用寄存器数据相关的方法： 方法一：把读操作数、写运算结果与指令执行合在一
个节拍。 从数据从通用寄存器读出，在运算器中完成运算， 结果写回通用寄存器的整个回路中，只有通用寄存 器是时序逻辑。在通用寄存器到运算器之间建立直 接数据通路，即不设置缓冲寄存器或锁存器，则不 会发生通用寄存器数据相关。 这种情况下，实际上不需要分析周期，在一个节拍 中就可以完成从通用寄存器中通过两个多路选择器 分别读操作数到通用寄存器。
则发生LOAD数据相关。 • 解决方法：
11
K：
ADD读R1开始 LOAD写R1完成
IF
ID
EX
WR
K+1：
IF
ID
EX
WR
IF：取指令，ID指令译码，EX：执行，WR：写回结果
方法一：由编译器在LOAD之后插入不发生数据相 关的指令，由于LOAD的执行时间不确定，不能 根本解决问题
方法二：由硬件自动插入空操作，直到LOAD操作 完成
1
5.3 相关性分析技术
5.3.1 数据相关 5.3.2 控制相关 5.3.3 条件分支对流水线的影响 5.3.4 静态分支预测技术 5.3.5 动态分支预测技术 5.3.6 提前形成条件码 5.3.7 精确断点与不精确断点
2
5.3.1 数据相关
数据相关：在执行本条指令的过程中，如果用到的指令、操作 数、变址量等是前面指令的执行结果，这种相关称为数据 相关。
A1（n）＝ A2（n＋1） A1（n）＝ A3（n＋1） 解决办法： 运算结果写到通用寄存器，而不写到主存 对于访问主存储器的请求，写结果的优先级高于读操 作数。
7
分 析 k
执 行 k 分 析 k+1
读 主 存 A1单 元 请 求
结 果 写 主 存 A1单 元 的 请 求
分 析 k+1(推 后 ) 执 行 k+1
存 储 控 制 器 的 排 队 器 先 响 应 写 主 存 请 求 时 间 t
3. 通用寄存器数据相关
发生寄存器数据相关的可能性很大，影响面也很
大ห้องสมุดไป่ตู้
n：OP R1，A2 ；R1＝(R1) OP (A2) n+1：OP R1，R2 ；R1＝(R1) OP (R2) 发生R1(n)＝R1(n＋1)称为R1数据相关。 发生R1(n)＝R2(n＋1)称为R2数据相关。
在k个流水段的流水线处理机中，第n条指令要修改从 第n+1到第n+ k 指令中的任意一条指令，都可能造 成程序执行结果发生错误。
4
在采用先行控制方式的处理机中，如果执行部件正在 执行第n条指令，与下述情况之一发生相关，都可 能造成程序执行结果发生错误。
存放在先行操作栈中的指令 正在指令分析器中分析的指令 已经预取到先行指令缓冲栈中的指令 指令执行结果还在后行缓冲栈中的指令 更严重的是：有些分支指令，可能已经在指令分析器
中执行完成。
5
解决指令相关的根本办法是： 在程序执行过程中不允许修改指令。
现代程序设计方法要求程序具有再入性，可以被递归 调用等，也要求不修改指令。
在IBM370系列机中，用“执行指令”来解决：在程序 执行过程中既能够修改指令，程序又具有再入性。
0
7 8 1 1 1 2 1 5 1 6 1 9 2 0
在一个5段的流水线处理机上需经9t才能完成一个任务， 各段执行时间均为t，任务处理过程对各段使用时间的 预约表如下：
时间 功能段
1
2
3
4
5
6
7
8
9
S1
X
X
S2
XX
S3
X
XX
S4
XX
S5
XX
画出流水线的状态图，并由状态图得出流水线的最优 调度策略和最大吞吐率。
按最优调度策略输入6个任务，求流水线的实际吞吐率、 加速比和效率。
或2个周期。 采用专用数据通路能够缩短1至2个周期。
10
变址相关：在采用变址寻址方式的处理机中，由于变 址量放在寄存器中，因此，可能发生与通用寄存器 数据相关类似变址相关
4. LOAD相关
• LOAD操作的执行时间可能比较长 n： LOAD R1， A ；R1＝(A)
n+1： ADD R1， R2 ；R1＝(R1) OP (R2) • 如果 R1(n)＝R2(n＋1)，或 R1(n)＝R1(n＋1)，
如果在处理机中设置有指令先行缓冲栈，则要全部或 部分作废先行指令缓冲栈中的指令。
13
如果转移目标指令L不在先行指令缓冲栈中，则要将先行指令 缓冲栈中的所有指令全部作废，并等待取出转移目标指令L。
如果转移目标指令L在先行指令缓冲栈中，只要作废先行指令 缓冲栈中的部分指令。
无条件转移指令一般对指令执行部件的工作不会造成影响。 为进一步减少无条件转移指令造成的影响，在先行指令缓冲栈
在单条流水线处理机中，也可以停止节拍发生器， 直到数据从存储器中读出为止。
12
5.3.2 控制相关
因程序的执行方向可能被改变而引起的相关，也称为 全局相关。
主要包括：无条件转移、一般条件转移、复合条件转 移、中断等。
1. 无条件转移
在流水线处理机中，无条件转移指令不进入执行流水 段，一般在指令译码阶段就实际执行完成。
9
通用寄存器堆
通用寄存器堆
多路选择器
多路选择器
相关专用通路
运算器
锁存器
锁存器
运算器
一种典型的运算器结构
设置专用数据通路解决通用寄存器数据相关
方法二：建立相关专用通路(ByPass) 由于发生寄存器数据相关的情况很普遍，一般计算机
系统都采用专用数据通路。 把读通用寄存器、执行操作和写结果分为3个周期，