ГДЗ по информатике, 10 класс, Поляков, номер 5.16: Как устроен компьютер
Информатика (в 2 частях); углубленное обучение — Поляков К.Ю., Еремин Е.А.
Илья Морозов, методист по информатике Шпаргача обновлено 12 сентября 2026
Условие
Что такое конвейер и как он работает при выполнении программы? Почему команды перехода нарушают работу конвейера?
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
Для ответа на вопрос о конвейере и командах перехода необходимо рассмотреть принцип параллельной обработки инструкций в процессоре. Конвейерная обработка позволяет увеличить пропускную способность системы за счёт совмещения этапов выполнения разных команд.
Шаг 1. Принцип работы конвейера
Конвейер — это метод организации вычислений, при котором выполнение нескольких команд происходит одновременно, но на разных стадиях. Аналогией служит заводской конвейер: пока одна деталь проходит покраску, другая уже собирается, а третья только поступает на линию.
В классическом пятиступенчатом конвейере (например, в архитектуре RISC) каждая команда проходит следующие этапы:
- Fetch (Выборка): извлечение команды из памяти по адресу, хранящемуся в программном счётчике (PC).
- Decode (Декодирование): анализ кода операции и определение необходимых регистров.
- Execute (Исполнение): выполнение арифметической или логической операции в ALU.
- Memory Access (Обращение к памяти): чтение данных из памяти или запись в неё (если требуется).
- Write Back (Запись результата): сохранение результата в регистр общего назначения.
На каждом такте процессора новая команда начинает этап Fetch , предыдущая переходит на Decode и так далее. Таким образом, хотя время выполнения одной отдельной команды не уменьшается, количество завершённых команд за единицу времени возрастает.
Шаг 2. Проблема команд перехода
Команды перехода (условные и безусловные, например, JMP, BEQ) изменяют значение программного счётчика (PC). Это означает, что следующая команда, которую процессор должен выполнить, находится не по последовательному адресу PC+4, а по новому адресу, указанному в команде перехода.
Работа конвейера нарушается по следующей причине:
- Когда команда перехода попадает на стадию Fetch или Decode , процессор уже начинает выбирать следующую команду по старому адресу (предполагая линейное выполнение).
- Результат проверки условия перехода часто становится известен только на стадии Execute .
- Если условие перехода истинно, то команды, которые были выбраны и декодированы «в темноте» (по неверному пути), оказываются ненужными.
Эти ошибочно загруженные команды должны быть отменены (сброшены) с конвейера. Этот процесс называется конвейерным сбросом (pipeline flush).
Шаг 3. Последствия и потери производительности
Из-за необходимости очистки конвейера возникают такты простоя, называемые конвейерными штрафами (pipeline stalls/bubbles). Пока новые правильные команды проходят через пустой конвейер, старые ресурсы простаивают.
Пример потерь для 5-ступенчатого конвейера:
| Такт | Стадия 1 | Стадия 2 | Стадия 3 | Стадия 4 | Стадия 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Переход (F) | - | - | - | - |
| 2 | След. ком. (F) | Переход (D) | - | - | - |
| 3 | Ещё след. (F) | След. ком. (D) | Переход (E) | - | - |
| 4 | Пузырь | Отмена | Отмена | Переход (M) | - |
| 5 | Целевая ком. (F) | Пузырь | Пузырь | Пузырь | Переход (W) |
Как видно из таблицы, после определения направления перехода конвейер заполняется заново, что приводит к потере нескольких тактов на каждую команду перехода. Чем глубже конвейер, тем больше потенциальные потери при неправильном предсказании ветвления.
Конвейер — это способ одновременного выполнения разных стадий нескольких команд (выборка, декодирование, исполнение и т.д.), что повышает пропускную способность процессора.
Команды перехода нарушают работу конвейера, так как меняют адрес следующей команды. Процессор заранее выбирает команды по линейному порядку, но при переходе эти команды оказываются неверными и удаляются из конвейера (flush), вызывая простои (штрафы).
Ответ построен на основе стандартной архитектуры конвейера (обычно 5 ступеней). Объяснено, почему переходы создают зависимость управления (control hazard), приводящую к очистке конвейера.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 5.16 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Информатика (в 2 частях); углубленное обучение», Поляков К.Ю., Еремин Е.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 5.16?
Краткий ответ: Конвейер — это способ одновременного выполнения разных стадий нескольких команд (выборка, декодирование, исполнение и т.д.), что повышает пропускную способность процессора. Команды перехода нарушают работу конвейера, так как меняют адрес следующей команды. Процессор заранее выбирает команды по линейному порядку, но при переходе эти команды оказываются неверными и удаляются из конвейера (flush), вызывая простои (штрафы).
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Информатика (в 2 частях); углубленное обучение», Поляков К.Ю., Еремин Е.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 5. Как устроен компьютер.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.