計(jì)算機(jī)流水線周期

流水線的計(jì)算方法有兩種，這兩種計(jì)算方法結(jié)果經(jīng)常不一致，下面是兩種算法結(jié)果不同的分析。

右側(cè)是流水線執(zhí)行時(shí)間的計(jì)算公式1：

該公式的計(jì)算是按照連續(xù)執(zhí)行的方式計(jì)算的，加號(hào)的前半部分是一條指令執(zhí)行的時(shí)間，后半部分是n-1個(gè)周期。整個(gè)計(jì)算比較精準(zhǔn)，下面闡述該公式的由來(lái)。如圖《流水線執(zhí)行時(shí)間的計(jì)算公式》所示。

如圖2中標(biāo)有“①”的兩端執(zhí)行時(shí)間相加等于一條指令的執(zhí)行時(shí)間。中間②這段則是由流水線周期全部覆蓋的部分。二者之和則是流水線的執(zhí)行時(shí)間。

而在另一種算法是加所有的操作都按照流水線的周期去執(zhí)行，然后計(jì)算所有的流水線的執(zhí)行時(shí)間。本身這種算法是不準(zhǔn)確的，但是在計(jì)算較為方便。

不采用流水線技術(shù)的時(shí)，指令的執(zhí)行方式及其執(zhí)行周期：

執(zhí)行方式如圖《一條指令包括三個(gè)操作：取值、分析、執(zhí)行》所示，執(zhí)行周期為一條指令的開始到下一條指令的開始時(shí)間。因?yàn)樵诜橇魉€操作時(shí)，想要提高執(zhí)行效率，就必須一條指令執(zhí)行完，下一條指令接著執(zhí)行。那么采用流水線技術(shù)時(shí)，從概念上說(shuō)，執(zhí)行周期是相同的。下面是對(duì)流水線生命周期的定義和理解。

如圖1所示，一條指令也有三個(gè)操作，分別用不同的顏色的方框表示。

圖1中所示，第二條指令的第一個(gè)操作從2的位置移到了2‘的位置，從整體來(lái)看，這樣的修改是不會(huì)影響某條指令的最終完成時(shí)間。2’的位置是第二條指令的第一個(gè)操作的最晚開始時(shí)間。如果再往后拖就影響到其他操作的正常執(zhí)行，破壞了流水線的執(zhí)行方式。

將所有操作都拖到他的最晚開始時(shí)間，然后觀察。一條指令的一個(gè)操作的開始到下一條指令的相同操作開始時(shí)間是完全相同，并且正好等于指令中執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)的操作所用的時(shí)間，即指令中用時(shí)最長(zhǎng)的指令的執(zhí)行時(shí)間為流水線的周期。

由于計(jì)算模型的簡(jiǎn)化和非結(jié)構(gòu)因素的作用，導(dǎo)致多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在彈性階段的計(jì)算自振周期（下簡(jiǎn)稱“計(jì)算周期”）比真實(shí)自振周期（下簡(jiǎn)稱“自振周期”）偏長(zhǎng)。因此，無(wú)論是采用理論公式計(jì)算還是經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算；無(wú)論是簡(jiǎn)化手算還是采用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算，結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期值都應(yīng)根據(jù)具體情況采用自振周期折減系數(shù)（下簡(jiǎn)稱“折減系數(shù)”）加以修正，經(jīng)修正后的計(jì)算周期即為設(shè)計(jì)采用的實(shí)際周期（下簡(jiǎn)稱“設(shè)計(jì)周期”），設(shè)計(jì)周期=計(jì)算周期×折減系數(shù)。如果折減系數(shù)取值不恰當(dāng)，往往使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，或造成浪費(fèi)、或甚至產(chǎn)生安全隱患。誠(chéng)然，折減系數(shù)是鋼筋混凝土框架結(jié)設(shè)計(jì)所需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。 影響自振周期因素是諸多方面的，加之多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)實(shí)際工程的復(fù)雜性，抗震規(guī)范[1]沒有、也不可能對(duì)折減系數(shù)給出一個(gè)確切的數(shù)值。許多文獻(xiàn)中給出，當(dāng)主要考慮填充墻的剛度影響時(shí)，折減系數(shù)可取0.6~0.7[4] [7]；根據(jù)填充墻的多少、填充墻開洞情況，其對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期影響的不同，可取0.50~0.90[2].這些都是以粘土實(shí)心磚為填充墻的經(jīng)驗(yàn)值，不言而喻，采用不同填充墻體材料的折減系數(shù)是不相同的。當(dāng)采用輕質(zhì)材料或空心磚作填充墻，當(dāng)然不應(yīng)該套用實(shí)心磚為填充墻的折減系數(shù)。對(duì)于粘土實(shí)心磚外的其它墻體可根據(jù)具體情況確定折減系數(shù)。

按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《工程抗震術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/97）的有關(guān)條文， 自振周期：結(jié)構(gòu)按某一振型完成一次自由振動(dòng)所需的時(shí)間。 基本周期：結(jié)構(gòu)按基本振型（第一振型）完成一次自由振動(dòng)所需 的時(shí)間。通常需要考慮兩個(gè)主軸方向和扭轉(zhuǎn)方向的基本周期。

設(shè)計(jì)特征周期 ：抗震設(shè)計(jì)用的地震影響系數(shù)曲線的下降段起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的周期值，與地震震級(jí)、震中距和場(chǎng)地類別等因素有關(guān)。

場(chǎng)地卓越周期：根據(jù)場(chǎng)地覆蓋層厚度H和土層平均剪切波速 ，按公式T=4H/ 計(jì)算的周期，表示場(chǎng)地土最主要的振動(dòng)特征。 結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)與建筑物的動(dòng)力特性密切相關(guān)，建筑物的自振周期是主要的動(dòng)力特征，與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度有關(guān)，當(dāng)自振周期、特別是基本周期小于或等于設(shè)計(jì)特征周期 時(shí)，地震影響系數(shù)取值為 ，按規(guī)范計(jì)算的地震作用最大。

國(guó)內(nèi)外的震害經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)建筑物的自振周期與場(chǎng)地的卓越周期相等或相近時(shí)，地震時(shí)可能發(fā)生共振，建筑物的震害比較嚴(yán)重。研究表明，由于土在地震時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性的，在同一地點(diǎn)，地震時(shí)場(chǎng)地的卓越周期并不是不變的，而將因震級(jí)大小、震源機(jī)制、震中距離的變化而不同。

GB50011規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的基本周期與場(chǎng)地的卓越周期之間的關(guān)系不做具體要求，即不要求結(jié)構(gòu)自振周期避開場(chǎng)地卓越周期。事實(shí)上，多自由度結(jié)構(gòu)體系具有多個(gè)自振周期，不可能完全避開場(chǎng)地卓越周期。2100433B