(13分)假设某5级流水线处理器的各流水段延迟如下:
- 取指(IF)段:2 ns
- 译码(ID)段:2 ns
- 执行(EX)段:3 ns
- 访存(MEM)段:4 ns
- 写回(WB)段:2 ns
处理器采用同步时钟,时钟周期时间由最慢流水段决定。分支指令在EX段被解析,且处理器采用分支预测技术。当分支预测失败时,需要冲刷流水线中已预取的指令(即废弃当前IF和ID段的指令),并重新取指,导致分支错误预测惩罚为2个时钟周期。
请回答以下问题:
(1)该处理器的最小时钟周期时间是多少?(2分)
(2)在无任何冒险的情况下,执行100条指令需要多长时间?(3分)
(3)现在考虑一个程序,其中每5条指令包含1条分支指令。分支预测失败率为20%。忽略其他类型冒险(如数据冒险)。计算执行100条指令(包括分支指令)的平均CPI(每条指令的时钟周期数)。(4分)
(4)基于(3)中计算的CPI,计算执行100条指令的总时间。(4分)
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