文档介绍：一、吞吐率(TP,Thoughputrate)二、加速比(S,Speedupratio)三、效率(E,Efficiency)四、吞吐率、加速比和效率之间的关系五、流水线最佳段数的选择第三节线性流水线的性能分析一、吞吐率(TP,Thoughputrate)。即:TP=n/Tk式中:n为任务数,Tk是处理完成n个任务所用的时间,()式是计算流水线吞吐率最基本公式。,各段的执行时间相等,均为△t。当n个任务是连续的理想情况下输入到流水线,流水线的时空图如图所示。空间S4123…n-1nS3123…n-1nS2123…n-1nS1123…n-1n时间k·△t(n-1)△tn·△t(k-1)△tTk各段执行时间均相等的流水线时空图流水线完成n个任务所需要的总时间可从两方面来分析。一是从流水线的输出端看,用k个△t输出第一任务,即k·△t为“装入时间”,其余n-1个任务,每个△t输出一个任务,即用n-1个时期周期输出n-1个任务。二是从流水线的输入端看,用n个△t向流水线输入n个任务,另外还要用k-1个△t作为流水线的“排空时间”。因此,流水线完成n个任务需要的总时间为:Tk=(n+k-1)·△t代入式得到流水线各段时间均相等,连续输入n个任务的一条k段线性流水线的实际吞吐率为:n TP= (n+k-1)·△,各段的执行时间不相等,且分别为△t1、△t2、…、△tk,即流水线中存在“瓶颈”流水段,,。那么,除第一个任务外,其余(n-1)个任务必须按“瓶颈”流水段的时间间隔max{△t1、△t2、…、△tk}连续流入流水线。因此,流水线存在“瓶颈”流水段时,连续输入n个任务的一条k段线性流水线的实际吞吐率为:S2S1S4S3输入输出△t3△t△t△t123…n123…n123…n123…nS4S3S2S1时间(n-1)△“瓶颈”问题的两种解决方法(1)分离“瓶颈”流水段将流水线的“瓶颈”功能段部分再细分,分解成几个独立的子功能段,消除执行时间不相等而带来的“瓶颈”段。例如,,分别为S2-1、S2-2和S2-3,如图所示。这样,每个流水段及子流水段的延迟时间均为△t。(2)重复设置“瓶颈”流水段如果由于结构等方面的原因,瓶颈流水段难以再细分,则可以通过重复设置瓶颈流水段,让多个瓶颈流水段并行工作,消除执行时间不相等而带来的“瓶颈”段。例如,把图所示的第二个流水段重复设置,流水线连接图如图所示。但是,采用瓶颈流水段重复设置的方法,其控制逻辑比较复杂。S1S2-2S2-3S3S4S2-1S2-1S2-2S2-3S4S3S1123456789…n-2n-1n123456789…n-2n-1n147…n-2258…n-1369…n123456789…n-2n-1n