文档介绍：一、吞吐率（TP, Though put rate）

二、加速比（S，Speedup ratio）
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
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一、吞吐率（TP, Though put rate）
1. 吞吐率的定义
流水线的吞吐率是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。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。
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2. 流水线各段的执行时间相等的吞吐率
若有一条k段的线性流水线，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
S4 1 2 3 … n-1 n
S3 1 2 3 … n-1 n
S2 1 2 3 … n-1 n
S1 1 2 3 … n-1 n 时间
k·△t （n-1）△t
n·△t （k-1）△t
Tk
各段执行时间均相等的流水线时空图
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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）·△t
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3. 流水线各段的执行时间不相等的吞吐率
若有一条k段的线性流水线，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：
S2
S1
S4
S3
输入
输出
△t 3△t △t △t
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1 2 3 … n
1 2 3 … n
1 2 3 … n
1 2 3