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当前 - 选择题 - 流水线技术困难
单选题
2017年5月第14题
困难
单选题
2017年5月第14题
#第二版教材
#必须掌握
流水线的吞吐率是指流水线在单位时间里所完成的任务数或输出的结果数。设某流水线有5段，有 1 段的时间均2ns ，另外4 段的每段时间均为1ns，利用此流水线完成 100 个任务的吞吐率约为（__）个/s 。
问题（1）
浓缩知识点
流水线性能核心知识点：流水线的节拍周期由各段中耗时最长的瓶颈段决定，这是流水线同步运行的基本时间单位。处理n个任务的总执行时间为第一个任务的总耗时（各段时间之和）加上(n-1)倍节拍周期，因为首个任务需依次经过所有段，后续任务可在每个节拍周期完成一个输出。吞吐率为处理的任务总数与总执行时间的比值；当任务量远大于流水线段数时，总时间近似为n倍节拍周期，吞吐率趋近于1/节拍周期，这是该流水线的最大吞吐率，反映其满负荷连续运行的性能极限。计算时需注意时间单位转换，比如1纳秒等于10的负9次方秒，确保最终结果单位为每秒完成的任务数。
正确答案
B
本题考察的是计算机系统结构中的流水线性能分析。
流水线总共有 5 段，其中一段用时 2ns，其余四段各用时 1ns，因此流水线的节拍周期（Clock Cycle）由最长的段决定，即 2ns。
完成第一个任务需要流过所有 5 段，所需时间为：
2 + 1 + 1 + 1 + 1 = 6ns
但由于流水线每 2ns 可以输出一个结果，因此剩下的 99 个任务只需：
(100 - 1) × 2ns = 198ns
总时间 = 6ns + 198ns = 204ns
吞吐率 = 完成任务数 / 时间 =
100 / 204ns ≈ 0.490 × 10^9 = 490 × 10^6 个/s
因此，选项 B 正确。