計算機流水線周期流水線周期的運用

流水線的計算方法有兩種，這兩種計算方法結(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)行時間的計算公式1：

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

如圖2中標有“①”的兩端執(zhí)行時間相加等于一條指令的執(zhí)行時間。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，然后計算所有的流水線的執(zhí)行時間。本身這種算法是不準確的，但是在計算較為方便。

不采用流水線技術(shù)的時，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間。因為在非流水線操作時，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，從概念上說，執(zhí)行周期是相同的。下面是對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操作從2的位置移到了2‘的位置，從整體來看，這樣的修改是不會影響某條指令的最終完成時間。2’的位置是第二條指令的第一個操作的最晚開始時間。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間，然后觀察。一條指令的一個操作的開始到下一條指令的相同操作開始時間是完全相同，并且正好等于指令中執(zhí)行時間最長的操作所用的時間，即指令中用時最長的指令的執(zhí)行時間為流水線的周期。

由于計算模型的簡化和非結(jié)構(gòu)因素的作用，導致多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在彈性階段的計算自振周期（下簡稱“計算周期”）比真實自振周期（下簡稱“自振周期”）偏長。因此，無論是采用理論公式計算還是經(jīng)驗公式計算；無論是簡化手算還是采用計算機程序計算，結(jié)構(gòu)的計算周期值都應(yīng)根據(jù)具體情況采用自振周期折減系數(shù)（下簡稱“折減系數(shù)”）加以修正，經(jīng)修正后的計算周期即為設(shè)計采用的實際周期（下簡稱“設(shè)計周期”），設(shè)計周期=計算周期×折減系數(shù)。如果折減系數(shù)取值不恰當，往往使結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，或造成浪費、或甚至產(chǎn)生安全隱患。誠然，折減系數(shù)是鋼筋混凝土框架結(jié)設(shè)計所需要解決的一個重要問題。 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)實際工程的復雜性，抗震規(guī)范[1]沒有、也不可能對折減系數(shù)給出一個確切的數(shù)值。許多文獻中給出，當主要考慮填充墻的剛度影響時，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].這些都是以粘土實心磚為填充墻的經(jīng)驗值，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。當采用輕質(zhì)材料或空心磚作填充墻，當然不應(yīng)該套用實心磚為填充墻的折減系數(shù)。對于粘土實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)標準《工程抗震術(shù)語標準》（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所需的時間。 基本周期：結(jié)構(gòu)按基本振型（第一振型）完成一次自由振動所需 的時間。通常需要考慮兩個主軸方向和扭轉(zhuǎn)方向的基本周期。

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

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

國內(nèi)外的震害經(jīng)驗表明，當建筑物的自振周期與場地的卓越周期相等或相近時，地震時可能發(fā)生共振，建筑物的震害比較嚴重。研究表明，由于土在地震時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性的，在同一地點，地震時場地的卓越周期并不是不變的，而將因震級大小、震源機制、震中距離的變化而不同。

GB50011規(guī)范對結(jié)構(gòu)的基本周期與場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)自振周期避開場地卓越周期。事實上，多自由度結(jié)構(gòu)體系具有多個自振周期，不可能完全避開場地卓越周期。2100433B