如何计算k段流水线执行n条指令的执行时间？

只看该作者 · 2017-4-12 09:43

高端的处理器里通常都带指令预取和多级流水线结构，昨天突然被问到在这种情况下怎么去计算多条语句的执行时间。想了半天也迷糊，今天一早醒来，突然想起来，其实CPU执行一条指令包含了取指令和执行指令2个步骤，执行指令的时间是固定的，而取指令不同，其实所谓的指令预取和流水线结构，是为了减少取值时间的，尤其在高速的CPU中，CPU读写RAM虽然比读写外部存储器快，但依然赶不上CPU的指令执行速度。因此，在这种带流水线的结构中，执行时间最快应该就是在一条指令执行完后，下一条指令也准备好,CPU不用花时间等待取指令。

只看该作者 · 2017-4-12 09:44

计算k段流水线执行n条指令的执行时间，有必要区分两种情况：
如果流水线中的各段执行时间均为t，那么执行n条指令的时间就是执行第一条指令的时间kt，加上其余n-1条指令各执行一段的时间(n-1)t。
如果流水线中的各段执行时间不等，且最长段的执行时间为tmax，那么执行n条指令的时间就是执行第一条指令的时间T，加上其余n-1条指令各执行最长段的时间(n-1) tmax。

如何计算k段流水线执行n条指令的执行时间？

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