流水线技术协议
一、技术设计依据
1.输送物：托盘及电机
2重量及尺寸：重量≤3000KG
托盘尺寸：1250mm×1250mm输送速度：3m/min
3.使用环境为常温;室内、常温
4.空气湿度：90%-95%RH
5.电源电压：380V±10%50HZ
二、技术条款
1.甲方提出设备方案、工艺布局、主要技术要求，并监督其实施。工程完
结后按照本协议组织全面验收。
2.甲方负责各有关土建工作，提供现场安装便利条件等。
3.负责将电源引到中控室的低压配电柜内、气源引到需的设备附近。
电源:3P,380V±10,50Hz,五线制；气源要求:压力：0.4～0.6Mpa；（一）、设备布局方案见（布局方案图），工艺流程：
（二）.设备主要技术参数：（具体精确尺寸见图纸）
1.1#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为4860mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
动力辊道旋转台(6(6套):
2.1800动力辊道旋转台
1）长度为1725mm,有效宽度为1270mm,工作面高度700±25mm,护边高于工作面40mm。
2）护边、机架均采用槽钢制造,，线体表面喷塑处理。
3）滚筒采用直径φ76碳钢双链轮滚筒。
4）输送机速度V=3m/min，选用SEW减速电机。
5）旋转机构为直线水平推动滚道180度。
动力辊道旋转台(9(9套):
3.900动力辊道旋转台
1）长度为1725mm,有效宽度为1270mm,工作面高度700±25mm,护边高于工作面40mm。
2）护边、机架均采用槽钢制造,，线体表面喷塑处理。
3）滚筒采用直径φ76碳钢双链轮滚筒。
4）输送机速度V=3m/min，选用SEW减速电机。
5）旋转机构为直线水平推动滚道90度。
4.2#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为4650mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
5.3#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为4330mm，工作面高度为700±25mm，
护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
6.4#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为3150mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
7.5#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为14150mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
8.6#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为3900mm，工作面高度为700±25mm，
护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
9.7#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为7660mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
10.8#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为12450mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
11.9#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为4400mm，工作面高度为700±25mm，
护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW 品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
12.10#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为3480mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW 品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
13.11#链式输送机(1套):
1）输送面有效宽度为1270mm,线体长为6350mm，工作面高度为700±25mm，护边高于工作面40mm。
2）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送机速度V=3m/min,，选用SEW 品牌减速电机。
5）线体配独立控制按钮，以便在工位需求时进行操作启停。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
14.14.动力有轨移栽小车动力有轨移栽小车动力有轨移栽小车(4
(4套):1）移栽小车：长为2000mm,有效宽度为1270mm,工作面高度700±25mm,护边
高于工作面40mm。
2）护边、机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
3）输送载体选用倍速链条，链条节距为50.8mm。
4）输送速度V=3m/min，移动速度V=10m/min；选用SEW 减速电机。
5）小车移动地轨行程（分别约为，6750mm，9880mm，11850mm,13620mm）见布局图。地轨为碳钢材料制作（地轨尺寸参考图纸）。
6）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
7)其中一台移栽小车做成带有顶升功能的，顶升高度为200mm，承重3000Kg。15.15.动力辊台
动力辊台1(1套):1）长度为1750mm,有效宽度为1270mm,工作面高度700±25mm,护边高于工作面40mm。
2）护边、机架均采用槽钢制造,，线体表面喷塑处理。
3）滚筒采用直径φ76碳钢双链轮滚筒。
4）输送机速度V=3m/min，选用SEW 减速电机。
16.16.动力辊台
动力辊台2(1套):1）长度为2650mm,有效宽度为1270mm,工作面高度700±25mm,护边高于工作面40mm。
2）护边、机架均采用槽钢制造,，线体表面喷塑处理。
3）滚筒采用直径φ76碳钢双链轮滚筒。
4）输送机速度V=3m/min，选用SEW 减速电机。
17.17.定子烘干移栽机定子烘干移栽机定子烘干移栽机(6
(6套):1）顶升移载机安装于“定子烘干线（5#）”,用于工件的直角过渡进出6个烘干机。
2）顶升高度50mm，由液压缸顶起。
3）滚筒采用直径φ76碳钢双链链轮滚筒，滚筒壁厚为4mm；中心距为152mm。
4）输送机速度V=3m/min,选用城邦减速刹车电机;机架直接固定在地面上。
5）线体两侧加封板,材料采用碳钢（厚度1.2MM），表面喷漆处理。
18.18.耐压顶升台耐压顶升台耐压顶升台(1
(1套):1）顶升台安装于“7#线”,用于工件的顶起。
2）顶升高度30mm。
3）顶升台面采用槽钢制造。
4）线体﹑机架均采用槽钢制造,线体表面喷塑处理。
5）此设备需接电线，与链式机接触地方需配绝缘垫;耐压部分要求传送带具有绝缘的功能，能耐5000v 电压冲击。绝缘材料由甲方提供具体要求。19.19.停止器停止器停止器(18
(18套):1）采用缓冲制动器
2）线体各工位设置顶升下降按钮。
3）采用钢板材料制作。
（三）.电气控制系统电气控制系统(1
(1套):1.1）电控系统采用独立式框架结构，配有检查维修照明灯和通风装置；主要电器控制元件空气断路器、接触器、热继电器、行程开关使用施耐德产品；PLC 采用西门子系列产品。光电开关、电线、电缆、按钮、显示灯等采用进口或合资企业产品。
2）电控系统可对输送系统进行运动控制并可在现场手动控制，控制柜手动和自动控制可实现切换功能。
3)有硬件(行程开关、光电开关)，软件（PLC 程序）两方面的安全可靠保障措施。
2.电气通用技术要求：
1.电气设计应安全、可靠。而且操作调整方便，宜于维护，电气设计、安
装应符合国家相应标准。
2.控制柜应独立设计，具体位置安装在中央控制室。电器柜的配电由乙方
自甲方的低压配电柜接入。电气控制回路采用DC24电压。
3.电气控制设置过载和短路保护装置，设置必要的紧急停止开关。
4.控制柜器件布置及走线应整齐、美观，导线与器件的连接可靠，导线上
有线号管标识，并与图纸相符。
5.电气配线采用多股铜芯线穿管或线槽铺设。
6.柜体的外壳和各功能单元之间的隔板均采用进口敷铝锌钢板弯折后栓
接而成。开关柜的门板面经高压静电喷塑处理，防腐蚀、防霉变性能好，表面抗冲击，耐腐蚀并保证外形的美观。柜体钢板厚度：1.5mm。
7.控制系统采用西门子PLC控制实现对传输线的控制、状态显示、保护、
通信。主要分为集中控制柜、分控制柜、工位控制箱。各工位控制分别具有手动/自动及急停控制功能；移线小车运行时红灯闪烁警示；上
位通讯提供以太网接口。
⑴集中控制柜
1)具备整体流水线电源集中控制、功能设定。
2)应具备超载、短路、漏电、过流、故障报警等保护功能。
3)具备与分控制柜网络通信、控制功能。
4)符合铁道部关于和谐型机车管理信息系统自动化设备接口规范。
5)采用DP总线控制流水线设备，配置以太网卡与信息系统交换数据。
6)软件要求：设备生产商必须遵循由铁道部运输局编制发布的对象编码规
则、对象性能参数字典和对象故障字典。
⑵分控制柜
1)对本流水线的集中控制。
2)具备与集中控制柜网络通信、控制功能。具备工位连锁控制功能。
⑶工位控制箱
1)设置有完成自动、手动选择、紧急停等控制功能。
2)具有防水、防油污、防尘功能。外观美观。
⑷控制系统电器元件采用知名品牌，质量可靠、稳定，整体设计规范、合理，布局美观，便于操作。
8.电控柜要求，采用如图样：（最终图样以实物为准）
操作箱式样：
操作箱（两个孔型)
□Ｅ非（侧视图）（Ex.IDEC 型号
（正视图）（侧视图）Ｅ
操作开关，指示灯自
中運停運準準準上下異クア異運非
ラ
過红色指示灯（四）.其它技术要求：
1.各设备需做防滴油措施。
2.材料表面喷砂处理，处理后光洁无锈。漆面颜色均匀，达到装饰性漆面要求。
3.机械手、起吊设备、清洗烘干机、喷涂烘干机等操作工位的机器由甲方提供。
4.轴承选用哈、瓦、洛、开封等轴承厂轴承；主体支架采用优质型钢、钢板
焊接，牢固可靠。气动元件（SMC）及其他重要元件均为国际知名品牌,链条采用国产知名品牌。
5.输送托盘上的条码打印和识别系统及读码器由甲方提供，甲方把读码器识
别的各类物品信号传送到乙方控制系统，由乙方进行货品的分类输送。
6,设备外观及加工要求：
设备焊接用型钢作原材料符合相关行业的质量标准，并提供质量单据。型材焊接前进行必要的焊前处理，以便满足焊接质量要求。关键结构件进行焊接后的探伤检查。焊接完成后，表面进行漆前预处理（除锈、脱脂、表调等）确保焊接件表面光滑平整。漆面颜色均匀牢固，喷底漆和面漆，确保在使用环境下的保护及装饰性要求。机加工零件需做煮黑及相应的热处理，确保零件的使用寿命及美观。轴类零件必须做调制处理。机加工零件表面粗糙度符合机械行业标准。
三、验收和交付使用
1、设备出厂前，应对整机进行系统测试。乙方应根据确认的标准进行测试，样机测试时应通知甲方派代表参加。
2、全部设备完工后,乙方应该提供单台设备测试记录和测试结果供甲方确认。得到甲方同意之后设备才能发往用户安装地。
3、乙方提供设备安装计划、方案和设备基础条件图，并负责设备安装（安装单位须具备相应设备安装资质）和调试工作。在设备安装和调试期间,甲方、设计、监理、施工单位派员全程参与。
4、在设备安装调试结束前一周，乙方提出设备的最后验收测试申请，甲方组织专家和设计、监理、施工单位人员组成测试组对设备进行最后验收测试，最后的验收测试项目及方案由乙方根据行业标准提出，测试组审定，试验通过后参加单位在最后的验收证书上签认。
四、技术支持
1、售后服务
1.1乙方自设备安装验收正式交接后至质量保证期结束,应无偿为甲方提供售后服务。在设备寿命期内乙方应提供技术支持、维修支持和以优惠价格提供备件。
1.2乙方应挑选身体健康、技术熟练和能胜任工作的人员，成立售后服务小
组，在收到设备发生故障信息的24小时内到达设备使用现场，快速解决设备出现的任何问题,最大限度地保证设备的正常使用。
1.4乙方售后服务人员在售后服务期间应对使用单位的技术、管理、操作人员详细讲解技术资料、进行必要的示范操作，并随时解答使用单位人员提出的技术问题。
2、人员培训
2.1在设备安装后，乙方应对用户进行技术、使用、维护培训，直至熟练操作。
(1)培训地点：设备安装地点
(2)培训人数:1人/台
(3)培训时间:4小时
3、技术资料
3.1乙方应提供完整的技术文档（电子版、书面文本各三套），包括但不限于：
(1)产品类型、商标、产品目录号和检验合格证书；
(2)产品主要性能、技术参数和结构；
(3)设备安装图；
(4)产品应用范围、操作手册和维护指导书；
(5)配备的产品易耗件目录清单（包括名称、规格、型号、数量）；
(6)配备的专用工具清单（包括名称、规格、型号、数量）；
(7)装箱清单（包括名称、数量）；
3.2所有的技术文档和图纸必须内容完整、描述清晰，必须用中文，图表、符号及单位采用国际标准。
3.3上述所有的文件必须是正本。
4、质量保证与设备维护
4.1整机的质量保证期
4.1.1整机的质量保证期为安装测试通过、验收证书签署后24个月。
4.1.2设备存在设计缺陷，乙方须免费设计改造、完善性能，由此造成的一切损失由乙方负责。
4.1.3在产品质量保证期内,发生设备故障,由乙方进行免费维修，所更换的
零部件质量保证期将在修复后设备开始使用之日起重新计算。
4.2整机的维护与保养
4.2.1乙方负责提供设备检修专用工具的品名和供应商。
4.2.2乙方须承担主要零部件在质量保证期内发生故障的免费维修义务。在设备寿命期内，乙方应提供技术支持、维修支持和以优惠价格提供备件。
4.2.3卖方须提供易损件易耗件、主要零部件油脂等详细清单。
五、包装和运输：
以新的坚固的木箱包装，可长途运输，防潮、防锈、防震、防粗暴装运、适用于海陆运输，适合整体装运。产品包装可确保产品到达之后各项功能完好无损。
六、设备交货货期：
合同生效后40天。
七、设备到站：需方指定地。.
总体要求：安全可靠经济外形简洁美观。
八、其他
所有设备为交钥匙工程，现场卸货、安装、调试费用均由乙方承担。
以上内容如有未尽之处，请双方友好协商。
3.12 有一指令流水线如下所示 （1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。 对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1） 2200(ns)2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1 T n T P 1pipeline -== 45.45%11 5 4400T P m t T P E m 1 i i ≈=? =?? =∑= （2）瓶颈在3、4段。 ? 变成八级流水线（细分） 850(ns)509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10 8400T P m ti T P E m 1 i ≈=? =?? =∑= ? 重复设置部件 出 50ns 50ns 100ns 200ns
)(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10885010400E ≈=??= 3.13 4段组成，3段时，一次，然4段。如果 需要的时间都是，问： （1） 当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生 什么情况？ （2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？ （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个 任务时，其吞吐率提高多少？ （2） t ?t ?2
第七章指令流水线 2. 简单回答下列问题。（参考答案略） （1）流水线方式下，一条指令的执行时间缩短了还是加长了？程序的执行时间缩短了还是加长了？为什么？ （2）具有什么特征的指令集易于实现指令流水线？ （3）流水线处理器中时钟周期如何确定？单条流水线处理器的CPI为多少？每个时钟周期一定有一条指令完成吗？为什么？ （4）流水线处理器的控制器实现方式更类似于单周期控制器还是多周期控制器？ （5）为什么要在各流水段之间加寄存器？各流水段寄存器的宽度是否都一样？为什么？ （6）你能列出哪几种流水线被阻塞的情况？你知道硬件和软件是如何处理它们的吗？ （7）超流水线和多发射流水线的主要区别是什么？ （8）静态多发射流水线和动态多发射流水线的主要区别是什么？ （9）为什么说Pentium 4是“CISC壳、RISC核”的体系结构？ 3. 假定在一个五级流水线（如P.205图7.1所示）处理器中，各主要功能单元的操作时间为： 存储单元：200ps；ALU和加法器：150ps；寄存器堆读口或写口：50ps。若执行阶段EX 所用的ALU操作时间缩短20%，则能否加快流水线执行速度？如果能的话，能加快多少？ 如果不能的话，为什么？若ALU操作时间增加20%，对流水线的性能有何影响？若ALU 操作时间增加40%，对流水线的性能有何影响？ 参考答案： a. ALU操作时间缩短20%不能加快流水线指令速度。因为存储单元的时间为200ps，所 以流水线的时钟周期不会因为ALU操作时间的缩短而变短。 b. ALU操作时间延长20%时，变为180ps，比200ps小，对流水线性能没有影响； c. ALU操作时间延长40%时，变为210ps，比200ps大，所以，流水线的时钟周期将变 为210，其效率降低了（210-200)/200=5%。 4. 假定某计算机工程师想设计一个新CPU，一个典型程序的核心模块有一百万条指令，每条 指令执行时间为100ps。 （1）在非流水线处理器上执行该程序需要花多长时间？ （2）若新CPU是一个20级流水线处理器，执行上述同样的程序，理想情况下，它比非流水线处理器快多少？ （3）实际流水线并不是理想的，流水段间数据传送会有额外开销。这些开销是否会影响指令执行时间（Instruction latency）和指令吞吐率（Instruction throughput）？ 参考答案： （1）非流水线处理器上执行该程序的时间为：100psx106=100μs. （2）若在一个20级流水线的处理器上执行，理想情况下，每个时钟周期为：100/20=5ps， ? 156 ?
自动生产线的工作流程 自动生产线各部分的机构是按一定的流程进行工作的，理解它们的工作流程对于深人认识自动机械的结构规律非常有帮助。以典型的自动化装配为例，可以将自动化专机（或自动生产线）的工作流程分为以下几个环节。 1. 输送与自动上料 输送与自动上料操作就是在具体的工艺操作之前，将需要被工序操作的对象（零件、部件、半成品）从其他地方移送到进行工序操作的位置。上述被工序操作的对象通常统称为上件，进行工序操作的位置通常都有相应的定位夹具对工件进行准确的定位。 输送通常用于自动化生产线，组成自动化生产线的各种专机或机器人按一定的工艺流程各自完成特定的工序操作，工件必须在各个工位之间顺序流动，一个工位完成工序操作后要将半成品自动传送到下一个相邻的工位进行新的工序操作。 2. 分隔与换向 分隔与换向属于一种辅助操作。以自动化装配为例，通常一个工作循环只装配一套工件，而在工件各自的输送装置中工件经常是连续排列的，为了实现每次只放行一个工件到装配位置，需要将连续排列的工件进行分隔，因此经常需要分料机构，例如采用振盘自动送料的螺钉就需要这样处理。 换向也是在某些情况下需要的辅助操作，例如：当在同一台专机上需要在工件的多个方向重复进行工序操作时，就需要每完成一处操作再通过定位夹具对工件进行一次换向。当需要在工件圆周方向进行连续工序操作时，就需要边进行工序操作边通过定位夹具对工件进行连续回转，例如回转类工件沿圆周方向的环缝焊接就需要这样处理。某些换向动作是在工序操作之前进行，某些则在工序操作之后进行，而某些情况下则与工序操作同时进行。 3. 定位与夹紧 当工件经过前面所述的输送、可能需要的分隔与换向、自动上料而到达工序操作位里后，在正式工序操作之前，还要考虑以下问题： 如何保证每次工作循环中工件的位置始终是确定而准确的?
化妆品流水线生产工序流程图
生产工艺及流程图 一、生产工艺： 按工艺要求在水相锅中投入称好的水相类原料，搅拌加热到80℃，在油相锅中投入称好的油相类原料于85℃完全溶解。将乳化锅预热至60~70℃，抽真空吸入水相及油相，均质搅拌，冷却至45℃加入香精及添加物，搅拌至均匀后出料。半成品检验合格后灌装，成品检验合格后入库。 二、生产工艺简图： 水 锅 油 锅 油相原料 水相原料 包 装 成 品 灌 装 乳化锅 加入香精 添加物 冷却45℃ 均质搅拌 半成品储料 出 料 80℃☆ 入 库 半成品检验合格☆ 半成品检验合格☆ 预热至60~70℃,抽真按工艺要求☆ 85℃溶解 吸入
（预热至60~70℃,抽真空 按工艺要求☆ 85℃溶解☆ 半成品检验合格☆） 注：带☆为主要质量控制点 三、原材料采购与检验流程图 原材料申购 （原料） 盖合格章 合格 不合格 原材料申购 申购单审批 选择供应商 采 购 申请检验 抽 样 检 验 合格通知单 进 仓 留 样 向供应商索取检验报告 工艺验证
四、洗瓶工序流程 不合格通知单 按不合格处理程序处理
备注: 巡检跟踪全过程 五、灌装工序流程图 真空瓶清洗 擦净表面 吹掉瓶内灰尘 装筐标识 臭氧消毒 压嘴清洗 净水浸泡擦洗 装筐标识 烘干 臭氧消毒
六、包装工序流程图 巡检 巡检 巡检 巡检 巡检 巡检 确认半成品 领取半成品 用风筒吹干，不得留有水分 检查半成品 喷 码 贴标识 折彩盒 放内托 装彩盒 填写喷码记录 确认标识是否正 确？ 确认说明书 彩盒是否正确？
课程设计任务书 设计题目：生产流水线监控系统设计 教研室主任：指导教师：年月日
摘要 当代计算机是微电子学与计算数学相结合的产物。微电子学的基本元件及其集成电路构成了他的硬件基础；而计算数学的计算方法与数据结构则构成计算机的软件基础。 自从1945年底世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生以来,计算机技术取得了异常迅猛的发展。由电子管、晶体管、集成电路以至第四代的超大规模集成电路计算机,都与微电子技术的进步密切相关,且以所采用的逻辑元件作为划分每代的标志。计算机正是大规模集成电路孕育的产物。 微型计算机被广泛地用于数值计算和工业控制之中。数据采集系统是计算机在工业控制中最为普遍的应用系统。他的任务是采集生产过程中的工况参数并经过 A/ D 转换器送入内存储器 , CPU 将再对这些参数、数据进行分析、运算和处理 , 如数字滤波、量纲变换、仪表误差修正、数字显示、越限报警、打印制表等功能。若再配上输出通道就可以方便地组成计算机控制系统。 此次设计为一生产流水线监控系统，每当一定数目的产品下线，该系统能发出提示信息；根据需要，系统能给出当天已生产产品的总的数量。利用KK1+开关模拟流水线上通过的产品，每按动一次开关就相当于有一个产品下线；现要求每当有若干个（自定）产品下线，系统给出提示信息，同时发出提示声音。另外，根据需要，管理者可随时察看当天已经生产的产品数量。 关键字：流水线发声中断
目录 1 设计内容和要求 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3设计目的 (1) 2 设计原理与方法 (2) 2.1开发环境 (2) 2.2原理说明 (2) 2.2.1 发声原理 (2) 2.2.2 中断原理 (2) 2.2.3 定时器原理 (3) 2.2.4 计数原理 (3) 2.3设计思想 (3) 3 芯片介绍 (4) 3.18253/8254芯片介绍 (4) 3.1.1 8253/8254引脚图如下（图3-1） (4) 3.28255芯片介绍 (5) 3.2.1 8255特性 (5) 3.2.2 8255引脚功能 (5) 3.2.3 8255引脚图如下图(图3-2) (6) 3.38259芯片介绍 (6) 3.3.1 8259工作原理 (6) 3.3.2 8259主要功能 (8) 3.3.3 8259引脚图(如图3-3) (8) 4 系统设计 (9) 4.1流程图 (9) 4.2连线图 (10) 4.3电子发生器程序流程图(图4-4) (12) 5 测试结果 (13) 总结 (14) 参考文献 (15) 附录源代码 (16)
计算机专业类课程 实 验 报 告 课程名称：计算机系统结构 学院：计算机科学与工程 专业：计算机科学与技术 学生姓名：林怡 学号：2012060020023 指导教师：叶娅兰 日期：2015年 5月 5日 电子科技大学计算机学院实验中心
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 实验一 一、实验名称：流水线指令调度 二、实验学时：4 三、实验内容和目的： 实验目的： 1. 通过本实验，理解指令调度的方法。 2．掌握使用VC 开发平台模拟处理机内部指令流调度的编程策略。 实验内容： （一）给定要执行的任务和执行该任务的流水线结构 流水线的调度方式能够提高任务的并行度，但是针对不同的任务，由于相关的存在，其并行度的提高是不一致的。在开始程序设计前，我们首先要给定所要完成的任务： 这里我们使用最简单的累加操作∑=n 1i Ai 。 n 的数值可以变化，通过变换n 的值用同一程 序进行多次模拟。 给定流水线： 流水线分四个步骤，每个步骤的执行时间均为一个单位时间。 （二）对任务进行分解 任务分解的目的是为了减少相关。例如n ＝4时，任务分解为 A1＋A2、A3＋A4、 A1＋A2＋A3＋A4 三个加法操作。 如果n 的大小是未知的，任务该怎样分解呢？换而言之，在程序模拟中，有没有一种通行的分解处理方式，可以实现对任意数目的源数据的累加的分解？ （三）任务分解程序模拟的思路 首先，Ai 是对称的，Ai 和Aj 都是一个源操作，任意更换其相对位置，计算的累加和的结果是不变的。每次的加法操作能执行的必要条件是存在两个源数据，因此我 1 2 3 4 X Y
们可以把所有的源数据放入一个队列中，只要该队列中有两个源，那么就执行加法，加法计算的结果是下一次计算的源数据，我们把它再放回源数据队列，直到对列中只剩一个数据、同时加法流水线中没有执行加法操作时，整个累加过程完成。 （四）加法流水线的设计 加法流水线分为四个步骤，每个步骤时间花费是一个单位时间。模拟程序的目的是为了计算总的执行时间，因此对于每个步骤执行的功能并不需要关心。 为此设计一个总步数为4步的加法器，接收两个输入数据，经过4个时间片，输出加法的结果。时间片可以用定时器来模拟。 （五）程序设计 程序应包括一个队列，一个加法类，一个定时器，一个输出对话框。 队列用于存放源数据，一开始将n个源数据A1－An放入。 启动定时器，每一个时间片从队列中取出两个源数据，送入加法器（可以通过调用加法器中接口函数，把源数据作为参数传入）。 构造加法器类，可以考虑用一个长度对4的执行队列来模拟4个步骤，每个时间片将队列的数据依次下压一格，队列尾的数据进行加法计算并将结果压入源数据队列。 用一个记数值表示时间开销，每个时间片对该记数值加1。 当源队列只剩一个数据且加法器的执行队列为空时，整个程序结束，记数器的值就是任务执行的总体时间花费。 （五）多次模拟 可以通过循环的方式对n从4－20进行循环，将每次模拟运行的时间开销值在对话框中显示出来。如果可能将结果打印。 四、实验原理： 程序设计及数据结构： 实验程序共有6个类，分别是： ①PipeAdditionTest 公共类，测试程序，每一个n的循环，将计时器清零并初始化长度为n的源操作数队列，当源操作数队列有多余一个操作数或者加法器的执行队列不为空的时候持续调用加法器类执行加法操作，在程序结束时输出n以及计时器timercounter的值； ②OperaQueue 操作数队列类，包括一个操作数队列数据结构、队列初始化函数OperaQueue(int queueLength)、从队列中取一个源操作数函数getOperationNum()和将加法器计算的结果压入队尾的函数pushOperationNum(int op)； 电子科技大学计算机学院实验中心
流程图制造软件是一款用于制造各种流程图，同时兼具跨渠道，云贮存，分享功能的专业流程图制造软件。操作简略，功能强大，非常简略完成可视化、分析和沟通杂乱信息。软件内置海量精美的流程图模板与图库，帮助你轻松制造项目办理流程图，程序流程图，作业流程图，进程流程图等。 「亿图图示」是一款专业的图形图表设计软件，它可用于绘制全系列的流程图。一点也不夸张的说，亿图图示绘制流程图速度远高于Word绘图，让原本需要画1小时的流程图，只需10分钟即可完成。毕竟，专业的才是高效的。 与Word机械化的手动绘图方式不同，亿图图示更显智能，特别是以下几点功能尤为突出： 1、具备齐全的流程图符号，拖入画布即可; 2、搭载智能浮动按钮，可实现一键添加或修改符号; 3、画布智能识别连接点，和强迫症说再见; 4、双击符号，即可输入文本; 5、多套主题样式一键替换，所见即所得。
使用亿图图示绘制流程图，无论图有多难、多复杂，都可以被分解为简单的6个步骤。在软件里完成绘图后，流程图可以被导出为PDF、Ofiice以及PNG等格式。如果你想让作品进行在线分享，可以选择单独生成网页地址，这样你的同事、好友不用下载，网页在线或者手机扫一扫就能查看文档。 如果说亿图的哪一项功能更受欢迎，那么它的符号库应是当仁不让。据悉，亿图软件公司设计了一万多个矢量符号，使用的时候，可以直接从软件的左侧符号库中搜索获取。在符号库流程图这一分类下，内置了数据、判断、文档等上百个流程图符号。丰富的符号，专业的图形，帮助我们有效绘图，减少错误率，办公效率只增不减。 基本流程图符号素材：
亿图图示还提供了多样化的模板例子，除了流程图，还涉及思维导图、信息图、商业图表、组织架构图、拓扑图、电路图等等。现成的例子，可供我们参考和使用，这对于新手而言，无疑是加速学习、绘图的好办法。 流程图的运用领域很广很杂，或许曾经我们面对它的时候，是捶胸顿足、是不知所措，但如今学会使用亿图图示画专业的流程图之后，就再也不用担心。
一.流水线 1. 概念: 处理器按照一系列步骤来执行每一条指令.典型的步骤如下: 1) 从存储器读取指令(fetch). 2) 译码以鉴别它是那一类指令(dec). 3) 从寄存器堆取得所需的操作数(reg). 4) 将操作数进行组合以得到结果或存储器地址(ALU). 5) 如果需要,则访问存储器以存取数据(mem). 6) 将结果写回到寄存器堆(res). 并不是所有的指令都需要每一个步骤,但是,多数指令需要其中的多数步骤.这些步 骤往往使用不同的硬件功能,例如,ALU 可能只在第四步中用到.因此,如果一条指令不是在前一条结束之前就开始,那么在每一个步骤内处理器只有少部分的硬体被使用. 有一个明显的方法可以改善硬件资源的使用率和处理器的吞吐量,这就是在当前指 令结束之前就开始执行下一条指令.该技术被称为流水线,是在通用处理器中采用并行算法且非常有效的途径. 采用上述操作顺序,处理器可以这样来组织:当一条指令刚刚执行完步骤1并转向步 骤2时,下一条指令就开始执行步骤1.图1.13说明了这个过程.从原理上来说,这样的流水线应该比没有重叠的指令执行快6倍,但实际上事情并没有这么好,下面我们将会看到原因. 1 2 3 指令 时间 图1.13 流水线的指令执行 2. 流水线中的冒险 要点：后一条指令要用到前一条指令。 在典型的计算机程序中经常会遇到这样的情形,即一条指令的结果被用做下一条指令的操作数.当这种情形发生时,图1.13所示的流水线操作就中断了,因为第一条指令的结果在第二条指令取操作数时还没有产生.第二条指令必须停止,直到结果产生为止.这是流水线的行为如图1.14所示.这是流水线的”写后读”冒险(hazard). 1. 2. 图 1.14 先写后读的流水线冒险 转移指令更会破坏流水线的行为,因为后续指令的取指步骤受到转移目标计算的影响,因而必须推迟.不幸的是,当转移指令正在被译码时,在它被确认为是转移指令
1. 目的 是为了清楚地鉴定SMT部门运作所涉及到的整个流程操作，确保SMT部高品质、高效率运作。 2. 适用范围 适用于部SMT生产、工艺及工程控制。 3.SMT部运作程序/职责和工作要求 3．1. SMT部物料运作 SMT物料组 SMT部长计划部 SMT物料组 SMT物料组 SMT物料组 SMT物料组根据计划部通知，填写相应的《套料申请单》。 SMT部长审核后，报计划部审核。 根据《套料申请单》的编号，打印套料单，一式两份，一份留SMT部物料组； 将《套料申请单》联同一份套料单，交仓储部电 子库，并确认领料时间，按照所确认的领料时间，带套料单去电子库领套料； 套料领回后，分类上料柜摆放，并上好管理卡，以备用，物料组要根据各类物料的领料情况作好
操作员《SMT原材料帐簿》以备查数； 各生产线领用时，需签字认可所领用的数量。 ——各生产线在完成工单后，要向物料组报告物料损耗情况。
IPQC操作员 技术人 员 操作员 操作员SMT物料组 SMT物料组 计划部 SMT物料组 根据《SMT零件放置排列表》核对在线物料。 记录《MVIIF每日生产效率及组件抛料记录表》，跟进抛料情况。 将好料存仓，分类保管。 物料报废，将由各生产线写好字据，并由当班负 责人签字后交由物料组处理，物料组收到报废物料及单据后，要整理分类，再填写退料单， 经计划部审核后交回仓储部电子库 在报废料交回仓储部电子库的同时，要开《零星领料单》领回同样数量的同种物料。
3．2. SMT部生产管理
生产课长 操作员 技术人员操作员 操作员 SMT生产安排以生产计划部下达的《周计划》为 参考，以生产计划部下达的《日生产指令书》为依据，具体安排各线的生产； 各生产线在明确自己的生产安排后，要及时向物 料组领取相应的物料及生产辅料，并通知相关技术人员，调试所在生产线的各种机器设备； 调试所在生产线的各种机器设备； 生产线领班需在上料员排好料后，要按照《SMT 零件放置排列表》核对一次； ——核对一次无误后，通知技术人员可开始生产首件，所生产的首件要及时由领班送交品管部检验员进行首件确认，确认无误后，即可开机生产；——在开机生产过程中，所有作业员均应按照《岗位作业指导员》和《机器操作使用说明》正确操作机器，特别是在换料时，要按要求填写《SMT生产人员换料登记表》； 当班结束后，要清点产出及物料情况，与下一班 人员进行交接，交接清楚后，进行换班； ——将产出情况汇报当班组长，由当班组长汇总后，报至文员处，由文员填写《SMT生产日报表》经SMT 主管审核后，报生产计划部； ——SMT部文员在接到报表后，除填写《SMT部生产日报表》以外，还要对生产情况进行总结和生产效率评分，以备月底“双优”竞赛评比时所用；——SMT部的当班组长要对本班各生产线的出勤和“5S”进行负责。
北京邮电大学 计算机学院 《计算机系统结构》课程实验 2015年4月
实验二指令流水线相关性分析 一、实验类别：验证实验 二、实验目的：通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现 象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。 三、实验学时：4 四、实验组人数：1/1 五、实验设备环境：WinDLX模拟器可以装入DLX汇编语言程序， 然后单步、设置断点或者连续执行该程序。CPU的寄存器、流水线、I/O和存储器都可以使用图形的方式表示出来。模拟器还提供了对流水线操作的统计功能。该模拟器对理解流水线和RISC处理器的特点很有帮助。 六、实验原理：指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相 关。相关影响流水线性能。 七、教学要点与学习难点：三种相关及其解决办法 八、实验内容和要求：使用WinDLX模拟器，对求阶乘程序Fact.s 做分析 九、实验步骤： （1）观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。 （2）考察增加浮点运算部件对性能的影响。 （3）考察增加forward部件对性能的影响。 （4）观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销注意：除（2）以外，浮点加、乘、除部件都只有一个；本问题中所有浮点运算部件的延时都请设定为4个周期。
十、实验过程： 同实验一、选择File/Load Code or Data，窗口中会列出目录中所有汇编程序。按如下步骤操作，可将这两个文件装入主存。 ?点击fact.s ? 点击select 按钮?点击input.s ? 点击select按钮?点击load按钮 以下3个相关的观察实验（floating为1,4） 数据相关及指令组合： 在第27个周期里，Clock Cycle Diagram窗口的时空图和Pipeline窗口中的流图第一次出现了橘黄色的R-Stall。点击Pipeline的橘黄色框，出现的Information about seqi r5,r3,0xa中有图： lbu r3,0x0(r2)要在WB周期写回r3中的数据，而下一条指令seqi r5,r3,0xa 要在intEX周期中读取r3中的数据。发生了写读相关。所以为了避免冲突，seqi r5,r3,0xa的intEX指令延迟了一个周期进行。 相关指令组合 控制相关及指令组合： 在第四时钟周期，第一条命令正处于MEM段，第二条命令处于intEX段，第四条命令处于IF段，而第三条命令处于"aborted"。
指令流水线技术研究 摘要：流水线技术是当前指令集处理器设计中广泛采用的技术。首先介绍了有关流水线的基础知识，包括概念、特点、分类及其主要性能指标。然后提出了三条流水线理想假设，并由此得出了指令流水线设计的三大挑战，从而指出了在指令流水线设计时应重点解决的三大问题和设计方法。最后是对该技术的总结与展望。 关键字：指令流水线；概念；性能指标；理想假设；处理器设计； 前言 流水线技术是提高系统吞吐率的一项强大的实现技术，并且不需要大量重复设置硬件。20世界60年代早期的一些高端机器中第一次采用了流水线技术。第一个采用指令流水线的机器是IBM7030（又称作Stretch计算机）。后来的CDC 6600同时采用了流水线和多功能部件。 到了20世纪80年代，流水线技术成为RISC处理器设计方法中最基本的技术之一。RISC设计方法的大部分技术都直接或者间接以提高流水线性能为目标。从此以后，流水线技术也被有效地应用到CISC处理器的设计中。Intel i486是IA32体系结构中的第一个流水线实现。Digital的VAX和Motorola的M68K的流水线版本在商业上也取得了成功。 流水线技术是当前指令集处理器设计中广泛采用的技术。在这里我们将重点放在（标量）流水线处理器的设计。流水线处理器设计中的许多方法和技术，例如用于检测和化解相关的流水线互锁机制，都是标量处理器设计的基本方法。 1 流水线基础 加快机器语言的解释过程提高机器的运算速度是设计计算机的基本任务之一。这可以通过两个途径来实现。一个途径是提高器件的速度，采用更好的算法，增加指令内各微操作的并行程度，减少解释过程所需要的拍数等多项措施来加快机器指令的解释。另一个途径则是采用重叠和流水方法，同时解释两条、多条以至整段程序，从而加快整个机器语言程序的解释。流水线技术是目前广泛应用于
实验二指令流水线相关性分析 1、实验目的 通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。 2、实验原理 指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相关。相关影响流水线性能。 3、 实验步骤 （1） 观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。 数据相关指令： lbu r3,0x0(r2) seqi r5,r3,0xa 不采用定向技术
lbu r3,0x0(r2)要在WB周期写回r3中的数据，而下一条指令seqi r5,r3,0xa 要在intEX周期中读取r3中的数据。发生了写读相关。所以为了避免冲突，seqi r5,r3,0xa的intEX指令延迟了一个周期进行。 控制相关指令： addi r1, r0 , 0x1000 jal InputUnsigned movi2fp f10,r1 sw SaveR2[r0],r2 跳转指令，从执行的Fact.s中的movi2fp指令跳至Input.s中的Unsigned标号处。开始输入处理 结构相关指令：
add r1,r1, r3 addi r2, r2, 0x1 addi r2, r2, 0x1 该指令与它前面的一条指令 add r1,r1, r3发生了结构相关。由于上一条指令由于数据相关需要停4个周期，在ID段后停滞，不能进入intEX段，故addi r2,r2,0x1 就不能进入ID段，译码部分已经被占用。故发生了结构相关。 （2） 考察增加浮点运算部件对性能的影响。 1个浮点运算单元 3个浮点运算单元
若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是t取指=2ns ，t 分析=2ns，t 执行=1ns。则100 条指令全部执行完毕需 (4) ns。 (4)A．163 B．183 C．193 D．203 答案：D 本类题有两类: 第一类是各指令段,有同步时间,即有指令流操作周期.当某指令段执行完毕后,必须等到下一个操作周期来临时,才能执行下一条指令的相同段.第一题与2005年的题就是这样.其计算公式是: (指令所分段数-1)*指令流操作周期 +指令数*指令流操作周期. 第二类是各指令段,没有同步时间,每段执行完毕,不需要等待,直接执行下一条执令相同的段.2006的题就是这个.其计算方法是 第一条指令执行时间+(指令数-1)*各指令段执行时间中最大的执行时间 ========================================================== 本题为第二类：（2+2+1）+（100-1）*2=203 指令流水线的计算 1.现有四级指令流水线，分别完成取指、取作的时间依次为数、运算、传送结果四步操作。若完成上述操9ns、10ns、6ns、8ns。则流水线的操作周期应设计为（1）n s。（1）A．6B．8C．9D．10 试题解析：取最大的那个微指令时间作为流水线操作周期。答案：D 2.若每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。已知取指时间t取指=4△t，分析时间t分析=3△t，执行时间t执行=5△t。如果按串行方式执行完100条指令需要（2）△t。如果按照流水方式执行，执行完100条指令需要（3）△t。 （2）A．1190B．1195C．1200D．1205（3）A．504B．507C．508D．510 试题解析：串行执行时，总执行时间=100×（t取指+ t分析+ t执行） =100×12△t=1200△t。 连续两条指令的执行时间差为t执行= 5△t，因此100条指令的总执行时间=（t取指+ t分析+ t执行）+99×t执行= 507△t。 答案：（2）C（3）B
第三章流水线、组成技术和柔性制造系统 学习目的：了解流水线的分类、组成技术的背景、柔性制造技术的概念。掌握流水线生产的特点、流水线组成的几个主要问题、自动线组织的优点、成组技术的定义、成组技术的主要内容。熟练掌握流水线的节拍和工序同期化、柔性制造系统的组成。 第一节流水线生产 一、流水线概述 再按对象专业化形式组织生产单位的基础上进一步提高，就可组成流水线生产。所谓流水线生产是指劳动对象按规定的工艺路线、生产速度、连续不断地通过各个工作地，顺序进行加工，并出产产品（零件）的一种生产组织形式。流水线的生产示意图如图3-1所示。 历史上的流水线对生产管理发展起过很大的作用。 图3-1 流水线生产示意图 （一）流水线生产的主要特点 （1）工作的专业化程度高，每一工作地只固定完成一道或少数几道工序。 （2）工作地按工艺顺序排列，劳动对象在工序间作单向移动。 （3）节奏性强，按规定的节拍生产产品。所谓节拍，是指流水线上前后两件产品之间间隔。节拍是流水线生产的一个重要参数，是流水线生产企业的指挥棒，企业的一切生产活动都围绕着节拍来组织。某压缩机制造企业，其装配流水线的节拍为13秒，这意味着全厂的生产活动的节奏，均以此为指标，即它所有的零部件生产都必须以此为节奏，甚至包括原料的采购等。 （4）流水线上各工序之间生产能力是平衡的，成比例的。 （二）组织流水线生产的条件 （1）产品结构和工艺相对稳定。 （2）制品要有足够大的产量，以保证流水线各项工作有充分的负荷。 （3）制品加工个工序能细分和合并，能达到工序同期化。工序同期化是指流水线上各工序的时间定额与其生产节拍相等或成倍数关系。 （三）流水线的分类 1. 按流水线上生产对象的种类划分 （1）单一对像流水线。它是固定生产一种产品或零件，也叫不变流水线。 （2）多对象流水线。固定生产几种结构上、工艺上相似的产品或零件。从劳动对象轮换方式看，多对象流水线又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。可变流水线是成批轮番地生产固定在流水线上的几种加工对象，当变换生产对象时，流水线上的设备和工装需要调整。成组流水线是同时或者顺序地生产固定在流水线上的几种加工对象；变换生产对象时，不需要重新调整设备和工装。混合流水线是在同一时间内混合生产多个制品，单要遵循一定的投产顺序，变换品种时，基本上不需要重新调整设备和工装。
关于ARM指令流水线知识 （周方辉） 2012/10/22 目录 1 参考文献 (2) 1.1 内部参考文献 (2) 1.2 外部参考文献 (2) 2 名词解释 (2) 3 指令执行三步骤 (2) 4 指令流水线（ARM指令） (3) 4.1 三级指令流水线 (3) 4.2 五级指令流水线 (5) 4.3 六级指令流水线 (6) 4.4 其它级指令流水线 (6)
1参考文献 1.1内部参考文献 内部参考文献指的是周方辉自生的百度博文中的文件。 无内部参考文献。 1.2外部参考文献 外部参考文献指的是相对于上述内部参考文献以外的文件。 无外部参考文献 2名词解释 CPI：指令周期数，一段时间内走过的指令时钟数除以被执行的指令条数，CPI>=1。 F：Fetch的缩写，取指令的意思，用在分析指令流水线中。 D：Decode，解指令码，用在分析指令流水线中。 E：Execute，执行指令，用在分析指令流水线中。 M：Memory，内存操作。 W：W riteback回写。 S：Stall，拖延clock。 L：Linkret，连接返回。 A：Adjust，调整流水线。 DI：Decode IRQ解析中断指令。 EI：Execute IRQ执行中断指令。 I：Interlock，内部锁状态。 3指令执行三步骤 一般计算机指令码与数据码没有区别，存在内存中，都属于二进制数字信息。指令码和数据码的区别是一般用PC指针从内存中读取的数据为指令码，否则就当数据码处理。 到目前为止，一般计算机执行指令是用CPU部件来执行的，通常分成： 1、获取指令，通过PC指针，从内存中获取指令码； 2、解析指令，使用CPU内部的指令解码器对指令码进行解析，从而得知指令功能。
1、设一条流水线的执行过程分成取指令、分析指令和执行指令三个阶段，每个阶段所需的时间分别为t、t和2t，分别求出下列各种情况下，连续执行N条指令所需的时间。 （1）顺序执行方式； （2）只有取指令和执行指令重叠执行； （3）取指令、分析指令和执行指令重叠执行； 2、有一条流水线如下所示 （1）求连续输入10 条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2）该流水线的瓶颈在哪一段？请采取2种不同的措施消除此“瓶颈”。对于你所给出的新流水线，计算连续输入10 条指令时，其实际吞吐率和效率； 3、在改进的DLX 流水线上运行如下代码序列： LOOP: LW R1, 0(R2) ADDI R1, R1, # 1 SW 0(R2), R1 ADDI R2, R2, # 4 SUB R4, R3, R2 BNEZ R4, LOOP 其中，R3 的初始值是R2＋396。假设：在整个代码序列的运行过程中，所有的存储器访问都是命中的，并且在一个时钟周期中对同一个寄存器的读操作和写操作可以通过寄存器“定向”。问： （1）在没有任何其它定向（或旁路）硬件的支持下，请画出该指令序列执行的流水线时空图。假设采用排空流水线的策略处理分支指令，且所有的存储器访问都可以命中Cache，那么执行上述循环需要多少个时钟周期？ （2）假设该DLX 流水线有正常的定向路径，请画出该指令序列执行的流水线时空图。假设采用预测分支失败的策略处理分支指令，且所有的存储器访问都可
以命中Cache，那么执行上述循环需要多少个时钟周期？ （3）假设该DLX 流水线有正常的定向路径，请对该循环中的指令进行调度。注意可以重新组织指令的顺序，也可以修改指令的操作数，但是不能增加指令的条数。请画出该指令序列执行的流水线时空图，并计算执行上述循环需要的时钟周期数？ 4.根据需要展开下面的循环并且进行指令调度，直到没有任何延迟。指令的延迟如表： Code： Loop: LD F0,0(R1) MULTD F0,F0,F2 LD F4,0(R2) ADDD F0,F0,F4 SD 0(R2),F0 SUBI R1,R1,8 SUBI R2,R2,8 BNEQZ R1,LOOP 5.列举下面循环中的所有相关，包括输出相关，反相关，真相关和循环相关。
ARM流水线关键技术分析与代码优化 时间：2009-03-30 10:15:21 来源：单片机与嵌入式系统作者：大连理工大学邱铁西方迟宗正 引言 流水线技术通过多个功能部件并行工作来缩短程序执行时间，提高处理器核的效率和吞吐率，从而成为微处理器设计中最为重要的技术之一。ARM7处理器核使用了典型三级流水线的冯·诺伊曼结构，ARM9系列则采用了基于五级流水线的哈佛结构。通过增加流水线级数简化了流水线各级的逻辑，进一步提高了处理器的性能。 ARM7的三级流水线在执行单元完成了大量的工作，包括与操作数相关的寄存器和存储器读写操作、ALU操作以及相关器件之间的数据传输。执行单元的工作往往占用多个时钟周期，从而成为系统性能的瓶颈。ARM9采用了更为高效的五级流水线设计，增加了2个功能部件分别访问存储器并写回结果，且将读寄存器的操作转移到译码部件上，使流水线各部件在功能上更平衡；同时其哈佛架构避免了数据访问和取指的总线冲突。 然而不论是三级流水线还是五级流水线，当出现多周期指令、跳转分支指令和中断发生的时候，流水线都会发生阻塞，而且相邻指令之间也可能因为寄存器冲突导致流水线阻塞，降低流水线的效率。本文在对流水线原理及运行情况详细分析的基础上，研究通过调整指令执行序列来提高流水线运行性能的方法。 1 ARM7／ARM9流水线技术 1．1 ARM7流水线技术 ARM7系列处理器中每条指令分取指、译码、执行三个阶段，分别在不同的功能部件上依次独立完成。取指部件完成从存储器装载一条指令，通过译码部件产生下一周期数据路径需要的控制信号，完成寄存器的解码，再送到执行单元完成寄存器的读取、ALU运算及运算结果的写回，需要访问存储器的指令完成存储器的访问。流水线上虽然一条指令仍需3个时钟周期来完成，但通过多个部件并行，使得处理器的吞吐率约为每个周期一条指令，提高了流式指令的处理速度，从而可达到O．9 MIPS／MHz的指令执行速度。 在三级流水线下，通过R15访问PC(程序计数器)时会出现取指位置和执行位置不同的现象。这须结合流水线的执行情况考虑，取指部件根据PC取指，取指完成后PC+4送到PC，并把取到的指令传递给译码部件，然后取指部件根据新的PC取指。因为每条指令4字节，故PC值等于当前程序执行位置+8。 1．2 ARM9流水线技术 ARM9系列处理器的流水线分为取指、译码、执行、访存、回写。取指部件完成从指令存储器取指；译码部件读取寄存器操作数，与三级流水线中不占有数据路径区别很大；执行部件产生ALU运算结果或产生存储器地址(对于存储器访问指令来讲)；访存部件访问数据存储器；回写部件完成执行结果写回寄存器。把三级流水线中的执行单元进一步细化，减少了在每个时钟周期内必须完成的工作量，进而允许使用较高的时钟频率，且具有分开的指令和数据存储器，减少了冲突的发生，每条指令的平均周期数明显减少。 2 三级流水线运行情况分析 三级流水线在处理简单的寄存器操作指令时，吞吐率为平均每个时钟周期一条指令；但是在存在存储器访问指令、跳转指令的情况下会出现流水线阻断情况，导致流水线的性能下降。图1给出了流水线的最佳运行情况，图中的MOV、ADD、SUB指令为单周期指令。从T1开始，用3个时钟周期执行了3条指令，指令平均周期数(CPI)等于1个时钟周期。
第5章课后习题 1．填空题 (1) 衡量流水线性能的主要指标有 (2) 指令乱序流动可能造成 (3) 解决数据相关主要有 (4) 超标量处理机开发的是 行性。 (1). 吞吐率、加速比、效率 (2). 先写后读、先读后写、写写 (3). 推后分析、设置专用路径 (4). 空间、时间 2．假设一条指令的执行过程分为"取指令"、"分析"和"执行"三段，每一段的时间分别为△t、2△t和3△t。在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。 (1) 顺序执行方式。 (2) 仅"取指令"和"执行"重叠。 (3) "取指令"、"分析"和"执行"重叠。 第2题 (1) 顺序执行时每条指令用时=△t+2△t+3△t=6△t， 因此n条指令所需要的时间=6n*△t
(2) 第一条指令完成需要时间=△t+2△t+3△t=6△t，根据题义，下一条指令的"取指令"与上一条指令"执行"的最后一个△t重叠。因此，自从第一条指令完成后，每隔4△t完成一条指令。所以余下的n-1条指令用时(n-1)*4△t. 所以，n条指令所需要的时间=6△t+(n-1)*4△t=2(2n+1)△t。 (3) 第一条指令完成需要时间=△t+2△t+3△t=6△t，由于一条指令的"取指令"和"分析"阶段和下一条指令的"执行"阶段重叠，因此，此后每3△t 完成一条指令，余下的n-1条指令用时(n-1)*3△t. 因此n条指令所需要的时间=6△t+(n-1)*3△t=3(n+1)△t 3．用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算F＝。每个功能段的延迟时间均相等，流水线的输出端与输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算，画出流水线时空图，计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。 第3题 假设每个功能段的延迟时间为△t。 F＝=[(A1+1A2)+6(A3+2A4)+8(A5+3A6)]+9[(A7+4A8)+7(A9+5A10)] 由上面的时空图可以看出，在20△t时间内共完成9个加法操作。因此： 吞吐率为：TP= 9/20=0.45 加速比为：Sp= 9*5/20=2.5 效率为：E= 45/(20*5)=45%
第3章流水线技术 3.1解释下列术语 流水线：将一个重复的时序过程，分解成为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 单功能流水线：指流水线的各段之间的连接固定不变、只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线：指各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能的流水线。 静态流水线：指在同一时间内，多功能流水线中的各段只能按同一种功能的连接方式工作的流水线。当流水线要切换到另一种功能时，必须等前面的任务都流出流水线之后，才能改变连接。 动态流水线：指在同一时间内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能的流水线。它允许在某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。 部件级流水线：把处理机中的部件进行分段，再把这些部件分段相互连接而成。它使得运算操作能够按流水方式进行。这种流水线也称为运算操作流水线。 处理机级流水线：又称指令流水线。它是把指令的执行过程按照流水方式进行处理，即把一条指令的执行过程分解为若干个子过程，每个子过程在独立的功能部件中执行。 处理机间流水线：又称为宏流水线。它是把多个处理机串行连接起来，对同一数据流进行处理，每个处理机完成整个任务中的一部分。前一个处理机的输出结果存入存储器中，作为后一个处理机的输入。 线性流水线：指各段串行连接、没有反馈回路的流水线。数据通过流水线中的各段时，每一个段最多只流过一次。 非线性流水线：指各段除了有串行的连接外，还有反馈回路的流水线。 顺序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。 乱序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同，允许后进入流水线的任务先完成。这种流水线又称为无序流水线、错序流水线、异步流水线。 吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。 流水线的加速比：使用顺序处理方式处理一批任务所用的时间与按流水处理方式处理同一批任务所用的时间之比。 流水线的效率：即流水线设备的利用率，它是指流水线中的设备实际使用时间与整个运行时间的比值。