（11 分）设有一个 CPU 的指令执行部件如下图所示，由 Cache 每隔 100ns 提供 1 条指令。（注：B1、B2 和 B3 是三个相同的并行部件）

（1）画出该指令流水线功能段的时空图。

（2）试计算流水线执行这 4 条指令的实际吞吐率和效率。

流水线概念

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【解析】 本题考查用时空图描述流水线的工作过程和流水线性能的计算方法。本题中的流水线使用重复设置瓶颈段的方法来消除瓶颈。B1、B2 和 B3 段是本题的关键，分为 3 条路径，每条都是 300ns，完全可以满足流水线的输入。

（1）在流水线的 B 段，可以同时并行执行 3 条指令。流水线的时空图如下所示。 [图片]

（2）完成 4 个任务的周期数为 T=(100+100+100+300+100+300)ns=1000ns；任务数为 N=4；则有吞吐率为： TP = T N ​ = 1000 4 ​ × 1 0 9 = 0.4 × 1 0 7 （条指令 / 秒） 流水线的效率为： 流水线的效率 = 总面积 任务所占面积 ​ = 7 × 10 ( 4 × 4 + 3 × 4 ) ​ = 40%