主要性能：吞吐率(ThroughputRateTP)和效率(Efficiency)①定义；⒈吞吐率：即单位时间内机器能处理的最多指令条数或机器能输出的最多结果数。、四、流水线处理机的主要性能（性能分析）对于线性流水线，如果各个子过程所需要的时间分别是，则线性流水线的最大吞吐率为：tTPD==1max{maxtttmi},...,,...,11 D D Dtttmi,...,,...,1 DDD第29页，共70页，星期日，2025年，2月5日考虑以下几种情况的最大吞吐率顺序解释：一条指令的执行时间由２个△t完成。采用一次重迭解释：机器每隔一个△t就能输出一条指令执行结果，机器最大吞吐率提高了一倍。流水线达到不间断流水的稳定状态后可获得的吞吐率。最大吞吐率：：第30页，共70页，星期日，2025年，2月5日T=2△t，则每隔△t=T/2输出一个结果T=4△t，则每隔△t=T/4输出一个结果如果一条指令由m个子部件完成，T=m△t，则每隔△t=T/m输出一个结果机器最大吞吐率取决于子过程经过的时间△t，△t越小，机器最大吞叶率就越高。注意：这里的讨论忽略了流水线的建立时间，如前面例，建立时间为3△t一条指令执行时间为Ｔ采用流水进行指令解释：４个子过程，如下分析:第31页，共70页，星期日，2025年，2月5日机器最大吞吐率取决于子过程经过的时间△t，△t越小，机器最大吞叶率就越高。同时，它受限于流水线中最慢子过程（瓶颈子过程）所经过的时间。“瓶颈”问题：第32页，共70页，星期日，2025年，2月5日方法一：见书P161图5、21(a)、(b)——⑴将“瓶颈”子过程再细分成更小的子过程，使各子过程均使用时间△t0。则最大吞吐率得以提高。如图所示：流水线瓶颈的解决方法二：见书P161图5、22(a)、(b)——当不能细分瓶颈过程时，可重复设置多套瓶颈段并联，使它们交叉并行。每隔一个△t0轮流给其中一个瓶颈段分配任务，使整个流水线仍可每隔一个△t0解释完成一条指令。如图所示第33页，共70页，星期日，2025年，2月5日流水线瓶颈的解决(c)瓶颈段重复设置部件图8-2消除流水线瓶颈段的两种方法４３３３２１3DtDtDtDt瓶颈段细分(a)原流水线，第3段为瓶颈(b)４３４3c3b3a２２DtDtDtDtDtDt3DtDtDtDt１１方法一方法二第34页，共70页，星期日，2025年，2月5日流水线实际吞吐率的分析在实际工作过程中，实际吞吐率TP是小于Tpmax。因为有：流水线开始需要建立时间；流水结束需排空时间；输入流水线的任务不一定连续；数据的相关处理及多功能流水线的某些功能段跳过等因素影响。经书P137~138对TP实的公式分析，可得结论；采用流水方式，且任务n要任务子过程段数m，才可使实际吞吐率接近于TP最大第35页，共70页，星期日，2025年，2月5日对于线性流水线，完成n个任务所需时间为T=mDt+(n-1)Dt，实际吞吐率为：第36页，共70页，星期日，2025年，2月5日2.加速比 ——流水方式的工作速度与等效的顺序工作方式时间的比值。见书P194对于线性流水线：第37页，共70页，星期日，2025年，2月5日整个运行时间时间流水线中设备实际使用3、效率：——用工作时间的时空区与流水线中各段总的时空区之比来表示。流水线效率也称流水线设备时间利用率。第38页，共70页，星期日，2025年，2月5日从时空图中看：效率实际上就是n个任务占用的时空区面积与m个段总的时空区面积之比。与实际吞吐率TP实一样，只有当nm时，η才趋于1。对于线性流水且每段经过时间相等时，流水线的效率η正比于吞吐率。第39页，共70页，星期日，2025年，2月5日三、流水机器的相关处理和控制机构(自学)⒈流水线只有不间断地连续流动，才会出现高