第五章 标量处理机

  在这种情况下,流水线中除了瓶颈流水段之外,其它各个流水段都有空闲时间,这些流水段的效率没有得到充分发挥;因此,整个流水线的效率E也比较低。在图5.9和图5.10中采用的两种提高流水线吞吐率的方法,由于能够使流水线中的各个流水段始终处于忙碌状态,没有空闲时间。这一点从流水线的时空图中可以清楚地看到。因此,流水线的效率E也就显著提高了。
  在计算一条实际流水线的效率时,往往还要考虑流水线各段所使用的设备量不相等,或者流水线各段的价格不相等的情况。在上面给出的所有流水线时空图中,都默认每一个流水段的设备量或设备的价格都是相等的,因此,在纵坐标上每一个流水段都占有一个相等的长度单位。对于可能出现的每一个流水段的设备量或流水段的价格不等的情况,应该根据各个流水段所用的设备量或设备价格在流水线总设备中所占的比例,分别赋予不同的“权”值。在绘制流水线时空图时,要根据各流水段权值的大小,确定每个流水段在纵坐标上所占的长度,在这种情况下流水线的效率为:
   
  即为: (5.24)
  其中,,且
  上面给出了计算流水线吞吐率、加速比和效率的许多个公式,在实际分析一条流水线的性能时,要特别注意这些公式所适用的场合。其中,计算吞吐率的(5.5),计算加速比的(5.14)和计算效率的(5.18)是适合于各种流水线的。