第5章部分习题参考答案

5.1 解释下列术语

?一次重叠－执行第K条指令与分析第K＋1条指令在时间上重叠。这是最简单的重

叠方式。

?单功能流水线－只能完成一种运行或处理功能的流水线。

?多功能流水线－在同一时间或在不同时间能够完成两个或两个以上功能的流水线。

可分为静态和动态流水线。

?静态流水线－在同一时间内流水线只能以一种方式工作。可以是单功能，也可以是

多功能。

?动态流水线－在同一时间内流水线可以连接成不同的功能子集，以完成不同的运算

或处理功能。

?非线性流水线－在流水线的各功能部件之间存在着反馈(或前馈)回路的流水线。

?全局性相关－进入流水线的转移指令(特别是条件转移指令)与后续指令之间引起

的相关。这种相关引起的范围是全局性的。

?局部性相关－只发生在相邻或相近的几条指令之间的相关，其影响范围是局部性的。

它包括主存资源相关和寄存器数据相关。

?先行控制－包括缓冲技术和预处理技术。通过对指令流和数据流的预处理和缓冲，

尽量使指令的分析部件和执行部件独立工作，提高其利用率。

?先写后读相关－若顺序指令i(写)先于指令j(读)对同一寄存器访问，由于异步流

动可能使得指令j先于i之前执行。

?先读后写相关－若顺序指令i(读)先于指令j(写)对同一寄存器访问，由于异步流

动可能使得指令j先于i之前执行。

?写与写相关－若顺序指令i(写)先于指令j(写)对同一寄存器访问，由于异步流动

可能使得指令j先于i之前执行。

?向量流水技术－向量数据表示与流水技术的结合。

?超标量处理机－在处理机内重复设置多套功能部件组成多条流水线，以保证在一个

时钟周期内同时发送两条或两条以上指令。

?超长指令字处理机－利用编译技术将多条可并行执行的打住组成一条超长指令，实

现多个微操作的并行执行。

?超流水线处理机－将流水线的各功能段细分成更多(一般大于或等于8)的子功能

段，利用程序的并发性，使指令解释过程中的每个微操作在更短的时间内完成。以保证一个时钟周期可分时发送多条指令。

5.4 (题目略)

【解】(1)K与K+1之间存在寄存器R1先写后读相关(RA W)

K+1与K+2之间存在寄存器R0写与写相关(WA W)

K与K+1之间存在寄存器R0先读后写相关(WAR)

(2)前2种相关会引起流水线的停顿。

(3)流水线完成这3条指令的时空图如下图所示，共用了9个时钟周期。