计算机流水线周期

流水线的计算方法有两种，这两种计算方法结果经常不一致，下面是两种算法结果不同的分析。

右侧是流水线执行时间的计算公式1：

该公式的计算是按照连续执行的方式计算的，加号的前半部分是一条指令执行的时间，后半部分是n-1个周期。整个计算比较精准，下面阐述该公式的由来。如图《流水线执行时间的计算公式》所示。

如图2中标有“①”的两端执行时间相加等于一条指令的执行时间。中间②这段则是由流水线周期全部覆盖的部分。二者之和则是流水线的执行时间。

而在另一种算法是加所有的操作都按照流水线的周期去执行，然后计算所有的流水线的执行时间。本身这种算法是不准确的，但是在计算较为方便。

不采用流水线技术的时，指令的执行方式及其执行周期：

执行方式如图《一条指令包括三个操作：取值、分析、执行》所示，执行周期为一条指令的开始到下一条指令的开始时间。因为在非流水线操作时，想要提高执行效率，就必须一条指令执行完，下一条指令接着执行。那么采用流水线技术时，从概念上说，执行周期是相同的。下面是对流水线生命周期的定义和理解。

如图1所示，一条指令也有三个操作，分别用不同的颜色的方框表示。

图1中所示，第二条指令的第一个操作从2的位置移到了2‘的位置，从整体来看，这样的修改是不会影响某条指令的最终完成时间。2’的位置是第二条指令的第一个操作的最晚开始时间。如果再往后拖就影响到其他操作的正常执行，破坏了流水线的执行方式。

将所有操作都拖到他的最晚开始时间，然后观察。一条指令的一个操作的开始到下一条指令的相同操作开始时间是完全相同，并且正好等于指令中执行时间最长的操作所用的时间，即指令中用时最长的指令的执行时间为流水线的周期。

由于计算模型的简化和非结构因素的作用，导致多层钢筋混凝土框架结构在弹性阶段的计算自振周期（下简称“计算周期”）比真实自振周期（下简称“自振周期”）偏长。因此，无论是采用理论公式计算还是经验公式计算；无论是简化手算还是采用计算机程序计算，结构的计算周期值都应根据具体情况采用自振周期折减系数（下简称“折减系数”）加以修正，经修正后的计算周期即为设计采用的实际周期（下简称“设计周期”），设计周期=计算周期×折减系数。如果折减系数取值不恰当，往往使结构设计不合理，或造成浪费、或甚至产生安全隐患。诚然，折减系数是钢筋混凝土框架结设计所需要解决的一个重要问题。 影响自振周期因素是诸多方面的，加之多层钢筋混凝土框架结构实际工程的复杂性，抗震规范[1]没有、也不可能对折减系数给出一个确切的数值。许多文献中给出，当主要考虑填充墙的刚度影响时，折减系数可取0.6~0.7[4] [7]；根据填充墙的多少、填充墙开洞情况，其对结构自振周期影响的不同，可取0.50~0.90[2].这些都是以粘土实心砖为填充墙的经验值，不言而喻，采用不同填充墙体材料的折减系数是不相同的。当采用轻质材料或空心砖作填充墙，当然不应该套用实心砖为填充墙的折减系数。对于粘土实心砖外的其它墙体可根据具体情况确定折减系数。

按照行业标准《工程抗震术语标准》（JGJ/97）的有关条文， 自振周期：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间。 基本周期：结构按基本振型（第一振型）完成一次自由振动所需 的时间。通常需要考虑两个主轴方向和扭转方向的基本周期。

设计特征周期 ：抗震设计用的地震影响系数曲线的下降段起始点所对应的周期值，与地震震级、震中距和场地类别等因素有关。

场地卓越周期：根据场地覆盖层厚度H和土层平均剪切波速 ，按公式T=4H/ 计算的周期，表示场地土最主要的振动特征。 结构在地震作用下的反应与建筑物的动力特性密切相关，建筑物的自振周期是主要的动力特征，与结构的质量和刚度有关，当自振周期、特别是基本周期小于或等于设计特征周期 时，地震影响系数取值为 ，按规范计算的地震作用最大。

国内外的震害经验表明，当建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或相近时，地震时可能发生共振，建筑物的震害比较严重。研究表明，由于土在地震时的应力-应变关系为非线性的，在同一地点，地震时场地的卓越周期并不是不变的，而将因震级大小、震源机制、震中距离的变化而不同。

GB50011规范对结构的基本周期与场地的卓越周期之间的关系不做具体要求，即不要求结构自振周期避开场地卓越周期。事实上，多自由度结构体系具有多个自振周期，不可能完全避开场地卓越周期。2100433B