关于ARM CPU 问题

Question

做作业碰到这两题实在不会 希望能解答一下

以上为背景信息 然后下面是两道题目 我看不懂这个IPC和它的流水线图有什么关系

Answer 1

引自强大而免费的微信小程序：皆我百晓生。

根据给出的背景信息，我们可以解答你的问题：

问题1：根据ARM7和ARM15的指令流水线，理想情况下我们预期的IPC是多少？

在理想的情况下，我们可以假设每个流水线阶段都能够并行执行指令，没有任何冲突或延迟。根据给出的图3，我们可以看到ARM Cortex A7有一个整数发射队列和一个浮点/NEON发射队列。ARM Cortex A15有一个整数发射队列、一个浮点/NEON发射队列和一个Load/Store队列。

考虑到ARM Cortex A7只有一个整数发射队列，我们可以预期在理想情况下它的IPC为1。

对于ARM Cortex A15，由于它有整数发射队列、浮点/NEON发射队列和Load/Store队列，我们可以预期在理想情况下它的IPC也会更高一些，假设为2。

问题2：以1000 MHz的固定频率为函数，绘制出单个时钟周期内消耗的总能量（E，单位为pJ）与IPC的关系图。同时绘制ARM15和ARM7的图表。

根据给出的图1中的公式，我们可以使用给定的能量换算公式E(f) = EPC(f) + EPI(f) * IPC来计算单个时钟周期内消耗的总能量。

题目要求在固定频率为1000 MHz时绘制图表，因此我们可以根据图1中的能量换算公式和特定频率范围内的能量近似公式来计算每个IPC对应的总能量。

为了计算ARM15和ARM7的能量曲线，我们可以使用以下伪代码：

ARM15_EPC = 0.00017825 * 1000^2 - 0.18664 * 1000 + 262.32
ARM15_EPI = 0.00010081 * 1000^2 - 0.084814 * 1000 + 143.37
ARM7_EPC = 0.000064324 * 1000^2 - 0.082892 * 1000 + 55.432
ARM7_EPI = 0.000073606 * 1000^2 - 0.065196 * 1000 + 62.163

Plot E = ARM15_EPC + ARM15_EPI * IPC for IPC in range(0, maximum_ipc)
Plot E = ARM7_EPC + ARM7_EPI * IPC for IPC in range(0, maximum_ipc)

在图中，x轴表示IPC，y轴表示总能量E。

为了回答问题的其余部分，我们需要完成绘图并计算斜率和截距。

请留下你使用的编程语言，我可以为你提供更具体的代码。同时，请提供IPC的最大值以确定绘图范围。