申論題 - 阿摩線上測驗

申論題資訊

試卷：112年 - 112 民航特種考試_三等_航空通信：計算機概論#116550
科目：計算機概論、大意(資訊科學概論,電腦常識,電子計算機概論)
年份：112年
排序：0

題組內容

二、指令循環（instruction cycle）為 CPU 執行指令的一個循環過程，包含 IF （Instruction Fetch）、ID（Instruction Decode）、MEM（Memory Access）、 EXE（Execution）及 WB（Write Back）等步驟。請回答下列問題（若有計算過程，請列出，否則不予計分）：（每小題 10 分，共 30 分）

申論題內容

(二)假設某一電腦在執行 IF、ID、MEM、EXE 及 WB 所需花費的時間分別為 15 ns、5 ns、15 ns、5 ns 及 15 ns。今有一程式共有 15000 個指令依序執行（假設每個指令沒有等待其他指令執行完後才能執行的情形發生），執行完此程式共需花費多少時間？

詳解 (共 1 筆)

詳解提供者：hchungw

根據題目描述，每個指令的執行分為五個階段，各階段所需的時間分別為：

IF（指令讀取）：15 ns
ID（指令解碼）：5 ns
MEM（記憶體存取）：15 ns
EXE（執行）：5 ns
WB（寫回）：15 ns
由於每個指令在執行時不需要等待其他指令執行完畢，這意味著CPU可以在完成一個指令的某個階段後立即開始處理下一個指令的相應階段（流水線執行）。因此，CPU的執行時間將主要受限於最長的那個階段，即每個指令完成需要的時間將是最長階段的時間，其他階段可以並行處理。

在這種情況下，最長的階段時間是15 ns（IF、MEM和WB階段），所以每個指令的執行可以視為以15 ns的速率進行。

因此，執行15000個指令需要的總時間為：

15000
指令
×
15
ns/指令
=
225000
ns
15000 指令×15 ns/指令=225000 ns

將時間轉換為更容易理解的單位，我們得到：

225000
ns
=
225
微秒（μs）
225000 ns=225 微秒（μs）

因此，執行完這個程序共需花費225微秒。