房屋建筑学课程设计任务书doc《房屋建筑学》课程设计任务书doc.docx
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房屋建筑学课程设计任务书doc《房屋建筑学》课程设计任务书doc
《房屋建筑学》课程设计任务书
题目：
21世纪初小康型住宅设计。
一、目的要求
通过《房屋建筑学》的学习和课程设计实践技能训练，让学生进一步了解一般民用建筑设计原理和方法，掌握建筑施工图设计的技能，培养学生综合运用设计原理去分析问题、解决问题的综合能力。
二、设计条件
1．本设计为某城市型住宅，位于城市居住小区或工矿住宅区内，为单元式、多层住宅（4～6层）或中高层住宅（7～9层）。
2．面积指标：
参见建设部中国建设技术发展研究中心和日本国际协力事业共同对中国城市提出的一个多元层次的2000年小康居住目标，见下表。
城市示范小区住宅设计建议标准
一类
建筑面积55-65m2
使用面积42-48m2
二类
建筑面积70-80m2
使用面积53-60m2
三类
建筑面积85-90m2
使用面积64-71m2
四类
建筑面积100-120m2
使用面积75-90m2
3．套型及套型比可以自行选定。
4．层数：
五～七层；耐火等级：
Ⅱ级；屋面防水等级：
Ⅱ～皿级。
5．结构类型：
自定（砖混或框架）
6．房间组成及要求：
功能空间低限面积标准如下：
起居室18～25m2（含衣柜面积）
主卧室12～16m2
双人次卧室12～14m2
单人卧室8～10m2
餐厅≥8m2
厨房≥6m2，包括灶台、调理台、洗地台、搁置台、上柜、下柜、抽油烟机等。
卫生间4～6m2（双卫可适当增加），包括浴盆、淋浴器、洗脸盆、坐便器、镜箱、洗衣机位、排风道、机械排气等。
门厅：
2～3m2
贮藏室；2～4m2（吊柜不计人）
工作室6～8m2
电气设备包括用电量80～120kw·h／月，负荷1560～4000W（大套可增至6000W）；电源插座合大居室2～3组，小居室2组，厨房3组，卫生间3组，另设：
公用天线、电话、空调线等。
三、设计内容及深度要求
本次设计在教师给定的住宅方案或学生自己设计构思的方案基础上按施工图深度要求进行，但因无结构、水、电等工种相配合，故只能局部做到建筑施工图的深度。
设计内容如下；
1．总平面图：
比例1：
50O。
2．建筑平面图：
包括底层平面和标准层平面图，比例1：
10O或1：
20O，屋顶平面图，比例1：
10O或1：
20O。
3．建筑立面图：
包括正立面、背立面及侧立面图，比例1：
100或1：
200。
4．建筑剖面图；2个，比例1：
100。
5．建筑详图：
①表示局部构造的详图，如楼梯详图、外墙身详图、门窗详阁等；②表示房屋设备的详图，如厨房、厕所、浴室以及壁柜、挂衣柜、鞋柜、碗柜、灶台、洗涤盆、污水池、垃圾道、信报箱、阳台晒衣架等详图。
比例自定。
6．设计简要说明、图纸目录、门窗表、装修表及技术经济指标等。
平均每套建筑面积=总建筑面积（m2）/总套数（套）
使用面积系数=〔总套内使用面积（m2）／总建筑面积（m2）〕X100％
住宅单方综合造价（元／m2）
四、参考资料
1．《房屋建筑学》教材，武汉理工大学出版社。
2．新版《建筑设计资料集》第3本。
3．《房屋建筑学》课程设计任务书及指导书。
4．《建筑制图》教材的施工图部分。
5．地方有关民用建筑构、配件标准图集。
6．《房屋建筑统一制图标准）（GBJ—86）。
7．住宅设计规范（GB50096—1999）。
《房屋建筑学》课程设计指导书
住宅是供家庭日常居住使用的建筑物，是人们为满足家庭生活需要，利用自己掌握的物质技术手段创造的人造环境。
因此，设计人员应首先研究家庭结构、生活方式、习惯以及地方特点，然后通过多种多样的空间组合方式设计出满足不同生活要求的住宅。
为保障城市居民基本的住房条件，提高城市住宅功能质量，应使住宅设计符合适用、安全、卫生、经济等要求。
本次课程设计是为了培养学生综合运用所学理论知识和专业知识，解决实际工程问题能力的最后一个重要教学环节，师生都应当充分重视。
为了使大家进一步明确设计的具体内容及要求，特作如下指导。
一、目的与要求
1．目的：
①通过该次设计能达到系统巩固并扩大所学的理论知识与专业知识，使理论联系实际；②在指导教师的指导下能独立解决有关工程的建筑施工图设计问题，并能表现出有一定的科学性与创造性，从而提高设计、绘图、综合分析问题与解决问题的能力；③了解在建筑设计中，建筑、结构、水、暖、电各工种之间的责任及协调关系，为走上工作岗位，适应我国安居工程建设的需要，打下良好的基础。
2．要求：
学生应严格按照指导老师的安排有组织、有秩序地进行本次设计。
先经过老师讲课辅导、答疑以后，学生自行进行设计，完成主要工作以后，在规定的时间内再进行答疑、审图后，每位学生必须将全部设计图纸加上封面装订成册。
二、设计图纸内容及深度
在选定的住宅设计方案基础上，进行建筑施工图设计，要求3号图纸有10张左右或2号图纸5张左右，具体内容如下：
1．施工图首页和总平面图
建筑施工图首页一般包括：
图纸目录、设计总说明、总平面图、门窗表、装修做法表等。
总说明主要是对图样上无法表明的和未能详细注写的用料和做法等的内容作具体的文字说明。
总平面图主要是表示出新建房屋的形状、位置、朝向、与原有房屋及周围道路、绿化等地形、地物的关系。
可看出与新建房屋室内、底层地坪的设计标高士0．00相当的绝对标高，单位为米。
2．建筑平面图
应标注如下内容：
①外部尺寸：
如果平面图的上下、左右是对称的，一般外部尺寸标注在平面图的下方及左侧，如果平面图不对称，则四周都要标注尺寸。
外部尺寸一般分三道标注：
最外面的一道是外包尺寸，表示房屋的总长度和总宽度；中间一道尺寸表示定位轴线间的距离；最里面一道尺寸，表示门窗洞口、门或窗间墙、墙端等细部尺寸。
底层平面图还应标注室外台阶、花台、散水等尺寸。
②内部尺寸；包括房间内的净尺寸、门窗洞、墙厚、往、砖垛和固定设备（加厕所、盥洗、工作台、搁板等）的大小、位置及墙、往与轴线的平面位置尺寸关系等。
③纵、横定位轴线编号及门窗编号：
门窗在平面图中，只能反映出它们的位置、数量和洞口宽度尺寸，窗的开启形式和构造等情况是无法表达的。
每个工程的门窗规格、型号、数量都应有门窗表说明，门代号用M表示，窗代号用C表示，并加注编号以便区分。
④标注房屋各组成部分的标高情况：
如室内、外地面、楼面、楼梯平台面、室外台阶面、阳台面等处都应当分别注明标高。
对于楼地面有坡度时，通常用箭头加注坡度符号表明。
⑤从平面图中可以看出楼梯的位置、楼梯间的尺寸，起步方向、楼梯段宽度、平台宽度、栏杆位置、踏步级数、楼梯走向等内容。
⑥在底层平面图中，通常将建筑剖面图的剖切位置用剖切符号表达出来。
⑦建筑平面图的下方标注图名及比例，底层平面图应附有指北针表明建筑的朝向。
⑧建筑平面中应表示出各种设备的位置、尺寸、规格、型号等，它与专业设备施工图相配合供施工等用，有的局部详细构造做法用详图索引符号表示。
3．屋顶平面图和楼梯屋面图
应表明屋面排水分区、排水方向、坡度、檐沟、泛水、雨水下水口、女儿墙等的位置。
4．建筑立面图
反映出房屋的外貌和高度方向的尺寸。
①立面图上的门窗可在同一类型的门窗中较详细地各画出一个作为代表，其余用简单的图例表示。
②立面图中应有三种不同的线型；整幢房屋的外形轮廓或较大的转折轮廓用粗实线表示；墙上较小的凹凸（如门窗洞口、窗台等）以及勒脚、台阶、花池、阳台等轮廓用中实线表示；门窗分格线、开启方向线、墙面装饰线等用细实（虚）线表示。
室外地坪线可用比粗实线稍粗一些的实线表示，尺寸线与数字均用细实线表示。
③立面图中外墙面的装饰做法应有引出线引出，并用文字简单说明。
④立面图在下方中间位置标注图名及比例。
左右两端外墙均用定位轴线及编号表示，以便与平面图相对应。
⑤表明房屋上面各部分的尺寸情况；如雨篷、檐口挑出部分的宽度、勒脚的高度等局部小尺寸；注写室外地坪、出人口地面、勒脚、窗台、门窗顶及檐口等处的标高。
数字写在横线上的是标注构造部位顶面标高，数字写在横线下的是标注构造部位底面标高（如果两标高符号距离较小，也可不受此限制）。
标高符号位置要整齐、三角形大小应该标准、一致。
⑥立面图中有的部位要画详图索引符号，表示局部构造另有详图表示。
5．建筑剖面图
要求用二个横剖面图或一个阶梯剖面图来表示房屋内部的结构形式、分层及高度、构造做法等情况。
①外部尺寸有三道：
第一道是窗（或门）、窗间墙、窗台、室内、外高差等尺寸；第二道尺寸是各层的层高；第三道是总高度。
承重墙要画定位轴线，并标注定位轴线的间距尺寸。
②内部尺寸有两种：
地坪、楼面、楼梯平台等标高；所能剖到的部分的构造尺寸。
必需时要注写地面、楼面及屋面等的构造层次及做法。
③表达清楚房屋内的墙面、顶棚、楼地面的面层，如踢脚线、墙裙的装饰和设备的配置情况。
④剖面图的图名应与底层平面图上剖切符号的编号一致；和平面图相配合，也可以看清房屋的人口、屋顶、天棚、楼地面、墙、柱、池、坑、楼梯、门、窗各部分的位置、组成、构成、用料等情况。
6．外墙身详图
实际上是建筑剖面图的局部放大图，用较大的比例（如1：
20）画出。
可只画底层、顶层或加一个中间层来表示，画图时，往往在窗洞中间处断开，成为几个节点详图的组合。
详图的线型要求与剖面图一样。
在详图中，对屋面、楼面和地面的构造，应采用多层构造说明方法表示。
①在勒脚部分，表示出房屋外墙的防潮、防水和排水的做法。
②在楼板与墙身连接部分，应表明各层楼板（或梁）的搁置方向与墙身的关系。
③在檐口部分，表示出屋顶的承重层、女儿墙、防水及排水的构造。
此外，表示出窗台、自过梁（或圈梁）的构造情况。
一般应注出各部位的标高、高度方向和墙身细部的大小尺寸。
图中标高注写有两个或几个数字时，有括号的数字表示相邻上一层的标高。
同时注意用图例和文字说明表达墙身内外表面装修的截面形式，厚度及所用的材料等。
7．楼梯详图
应尽可能将楼梯平面图、剖面图及踏步、栏杆等详图画在同一张图纸内，平、剖面图比例要一致，详图比例要大些。
①楼梯平面图：
要画出房屋底层、中间层和顶层三个平面图。
表明楼梯间在建筑中的平面位置及有关定位轴线的布置；表明楼梯间、楼梯段、楼梯井和休息平面形式、尺寸、踏步的宽度和踏步数，表明楼梯走向；各层楼地面的休息平台面的标高；在底层楼梯平面图中注出楼梯垂直剖面图的剖切位置及剖视方向等。
②楼梯剖面图：
若能用建筑剖面图表达清楚，则不必再绘。
③楼梯节点详图：
包括踏步和栏杆的大样图，应表明其尺寸、用料、连接构造等。
8．其它设备详图可视具体要求绘出。
三、几项具体意见
1．图纸一律用仪器或电脑绘制，2号图纸不少于6～8张，3号图纸不少于12～16张，均要求做成文本，图签规定如下：
学校名称
项目名称
××××住宅楼工程
班级
图名
图别
建施
姓名
图号
指导教师
日期
2．门窗统计表
类别
代号
标准图
代号
洞口尺寸（mm）
数量（樘）
备注
宽
高
一层数量
合计
门
窗
3．装修部分除用文字说明外，亦可采用表格形式，填写相应的做法或代号，如下表所示。
装修统计表
类别
装修构造简图及作法
部位
起居室
卧室
厨房
卫生间
墙面
地面
楼面
屋面
顶棚
墙裙
4．要进行合理的图面布置（包括图样、图名、尺寸、文字说明及技术经济指标），做到主次分明、排列均匀紧凑、线型分明、表达清晰、投影关系正确，符合制图标准。
5．绘图顺序，一般是先平面，然后剖面、立面和详图；先用硬铅笔打底稿，再加深或上墨；同一方向或同一线型的线条相继绘出，先画水平线（从上到下），后画铅直线或斜线（从左到右）；先画图，后注写尺寸和说明。
一律采用工程字体书写，以增强图面效果。
四、设计图纸评分标准
设计图纸评分标准共分为五级。
优：
按要求完成全部内容，建筑构造合理，投影关系正确，图面工整，符合制图标准，整套图纸无错误；
良：
根据上述标准有一般性小错误，图面基本工整，小错误在五个以内；
中：
根据上述标准，没有大错误，小错误累计在八个以内，图面表现一般；
及格：
根据上述标准，一般性错误累计九个以上者，或有一个原则性大错误，图面表现较差；
不及格：
有两个以上原则性大错误，如①定位轴线不对；②剖面型式及空间关系处理不对；③结构支承搭接关系不对；④建筑构造处理不合理；⑤图纸内容不齐全；⑥平立剖面及详图协调不起来；⑦重要邵位投影错误。
五、使用说明
课程设计工作量的多少建议由教师视学生专业水平而定，书后附录题目仅供参考。
1．在教学条件受专业资料等多种因素所限的情况下．可以先给学生已附有的4张施工图，先将已有的4张施工图抄绘一遍，同时要求完成任务书上所规定的工作量，即①设计说明。
门窗表和图纸目录；②标准层平面图；③正立面图；④墙身节点详图；⑤楼梯详图；③厨、卫详图等；加上规定的统一封面，再装钉成册，也可以达到所要求的教学效果。
2．也可由教师给定其它方案或学生选定方案后，再进行施工图设计。
参考文献
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武汉大学出版社，1991
2李必瑜主编．房屋建筑学．武汉：
武汉工业大学出版社，2000
3颜宏亮编著．建筑构造设计．上海：
同济大学出版社，1999
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中国建筑工业出版社，2000
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中国建筑工业出版社，2000
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中国建筑工业出版社，1987
7同济大学，西安建筑科技大学，东南大学，重庆建筑大学编．房屋建筑学（第三版＼北京：
中国建筑工业出版社，1997
8崔艳秋主编．《房屋建筑学》学习指导．武汉：
武汉工业大学出版社，以）00
9孙礼军．蔡晓宝，王育武，赵伟成编著．建筑的基本知识．天津：
天津大学出版社，2000
10舒秋华编著．房屋建筑理论与技术．武汉：
武汉工业大学出版社，1997
11张文忠主编．公共建筑设计原理．北京：
中国建筑工业出版社，2001
12《中小型民用建筑图集民第三集》编委会．中小型民用建筑图集（第三集〕北京：
中国建筑工业出版社，1999
13邓述平，王仲谷主编．居住区规划设计资料集．北京：
中国建筑工业出版社，1996
14杨善勤，郎四维，涂逢祥编著．建筑节能．北京：
中国建筑工业出版社，1999
15《中国土木建筑百科辞典》总编委员会．中国土木建筑百科辞典．北京：
中国建筑工业出版社，1999
16《建筑设计资料集》编委会，建筑设计资料集3、4、5．北京：
中国建筑工业出版社，1994
8位微控制器体系架构的设计研究
摘要:
本文分析了目前8位微控制器的更新和设计趋势，主要讨论其RISC体系架构的产品设计，并重点从体系架构的角度出发，就高性能、低功耗两方面对在设计中采用的关键技术进行了探讨研究。
关键词：
RISC；微控制器；低功耗；流水线
1．引言
微控制器（Microcontroller）自上世纪70年代出现以来，在将近30年的时间里得到了迅猛的发展和广泛的应用。
随着微电子技术的飞速发展，微控制器以其性能好、体积小、价格优、功能齐全等突出优点被广泛应用于家用电器、计算和外设、通讯、工业控制、自动化生产、智能化设备以及仪器仪表等领域，成为科研、教学、工业技术改造最得力的工具。
从最初采用普林斯顿结构的简单微控制器到现在普遍采用哈佛总线结构的RISC微控制器，微控制器取得了飞速的发展[1]。
8位微控制器目前应用数量最大的微控制器，也是目前最多公司致力耕耘的市场；其市场及价格竞争都极为激烈，各种多功能需求以及不同规格的产品推陈出新的速度也极为快速。
随着集成电路和半导体工艺技术的快速发展，FPGA和SOC技术的不断竞争和融合，电子产品的设计逐渐向系统性能更好、功耗更小、成本更低、可靠性更高、开发更容易的方向发展。
因此，迅速推出符合市场需求的高性价比、低功耗、高经济效益的8位微控制器芯片或IPCore成为了现今不少公司竞争相逐的热点。
2．目前8位微控制器的更新和设计趋势
对于不同的微控制器（MCU）产品应用,不仅需要考虑不同厂家MCU的性价比,而且还需要考虑不同指令系统下MCU应用特点。
针对不断涌现出来的新的智能化电子产品,们一直在开发适合于不同嵌入式系统应用的MCU新产品[2]。
不同厂家的MCU产品其指令集各不相同,特别是指令集系统架构的不同,如市场上广泛应用的MCS51系列和PIC系列微控制器则分别采用CISC指令系统和RISC指令系统。
微控制器按照指令系统可以分为CISC、RISC、类RISC（RISC-LIKE）等几种。
传统的MCS51控制器属于CISC型，其代码密度高，但大多数指令需要多个时钟周期完成。
RISC型一般指令密度较低，但指令效率很高。
类RISC型则兼有CISC和RISC的优点。
RISC和类RISC之所以有如此高的指令效率，得益于小指令集带来的硬布线结构和流水线结构。
简单的指令集可以用硬布线进行指令译码，而不需要用微码控制的方式，提高了译码的效率。
流水线结构将指令分成几步完成，在流水线填满工作时，每条指令的平均执行时间（CPI）在1个时钟周期左右[3]。
一般来说，RISC比同等的CISC要快50%--70%，同时更容易设计和纠错。
因此，目前对8位微控制器的产品开发和研究设计主要是以兼容市场上已被客户广泛采用的产品为前提，不断提高性能并降低功耗以适应市场竞争和技术发展。
对于原先为CISC指令系统的微控制器产品，在层出不穷的更新系列中已经渐渐的融合进了RISC思想；对于采用RISC指令系统的微控制器来说，更多的做法仍然是针对高性能低功耗的需求对其整个体系架构不断地进行优化和改善，尤其是流水线结构的改进最为多见。
本文正是在种形势下提出的，主要讨论RISC体系架构的8位微控制器产品的设计技术。
3．RISC微处理器的结构特征和设计原则
虽然现在业界对RISC处理器应该具有什么特征还有不同的看法，但是各种RISC结构都有一些共性[4]：
（1）采用哈佛总线结构，大多数指令在一个时钟周期内完成以便于实现结构流水化；
（2）采用独立且简单的装载/存储结构；（3）指令解码通常都是硬连线实现而不是微解码，以便加快执行速度；（4）多数指令具有固定格式，以简化指令编码和译码；（5）较小的指令集和少数几种寻址模式；（6）数据通道流水线化，使处理过程高度并行；（7）采用大容量高速寄存器堆（或称为寄存器文件），尽量避免与速度较低的系统RAM交换数据。
尽量将运算数据存放在寄存器中，从而减少访问内存的次数。
根据以上的讨论，下文重点从体系架构的角度出发，就高性能、低功耗两方面对8位RISC微控制器在设计中的关键技术进行了探讨研究。
4．关键技术
4.1RISC指令集的选取
控制器系统的使用跟软件编程与硬件设计之间的规格接口密切相关，这个接口就是微控制器的指令集。
指令体系结构（ISA）是进行微处理器软硬件协同设计的前提。
指令集必须完备，使所有可计算的功能都在合理的程序空间内得以实现；而且指令集又必须是高效的，以便使常用的功能可以用相对少的指令实现。
因此，提供给应用软件开发的微控制器系统必须有一个完备而高效的指令集。
指令集直接决定微控制器的内部硬件结构，同时也是用户程序编译生成目标代码的依据。
指令集的最终确定与整个系统所需的程序存储器、数据存储器、寄存器变量及存储器寻址方式密切相关且相互制约。
各个部件乃至具体的字节都应该有唯一的地址，以便指令集能够正确对各个部件或字节进行辨认操作。
因此也就有了相应的一系列针对不同产品的不同措施：
1）从所需要的地址度和相应增加的寄存器来权衡指令的长度；2）对指令进行分类并分别确定各类的指令字节格式，以简化操作控制信号的译码逻辑；3）增加相应的寄存器以弥补指令字节长度的不足；4）指令字节格式分配应考虑到相应部件的结构复杂度及对应的寻址方式；5）存储器、寄存器、I/O口是否统一寻址。
以上所列举的并不详尽也无先后顺序之分，应该同时进行分析。
相应的措施所对应的性能、功耗、设计复杂度各不一样，应统一考虑。
对ISA进行功耗分析应该从指令代码容量和指令执行效率两方面考虑。
指令集大小、寄存器变量、存储器寻址方式、流水线结构等技术的选定都和指令代码密度有紧密联系。
研究发现，在RISC的精简指令集中适当增加一些特定的复杂指令不失为提高代码密度、保证处理器高性能、低功耗的可行方法。
因此能够产生高指令代码密度的指令集无疑是RISC低功耗设计的首选[5]。
4.2具有共享区的寄存器堆的分页设计
RISC设计思想的最主要特点是所有的操作都是面向寄存器的。
利用寄存器---寄存器操作的指令进行数据传送，加快了速度，而且还简化了指令控制逻辑，缩小了硬布线逻辑构成的控制部件的芯片面积。
在指令中固定寄存器地址的位数必然限制寄存器的数量，但是引入高端处理器的分段、分页的设计思想就可以扩展寻址的范围。
分段、分页的设计思想的根本出发点在于将存储器的线性地址分解成二维或多维地址；在指令中只表达最低维地址，而使用其它设施（如段号寄存器、页号寄存器）用来存放高维地址。
一般将寄存器堆分成若干个页，每个页有固定的大小，在指令中只使用寄存器的页内地址。
在系统专用寄存器中设置一个页号寄存器，通过改变其内容来切换对不同页寄存器的访问[6]。
为克服单纯分页机制中的各种缺陷，通常采用具有共享区的分页设计，这样不仅减少了指令中寄存器逻辑地址的位数，而且在任何时候都能够访问系统寄存器，同时便于不同页寄存器之间通过共享区中的通用寄存器交换信息。
当然还得有相应的逻辑地址到物理地址的映射的方法措施。
4.3程序空间的分页设计
由于和寄存器堆同样的原因，在指令中若采用完整的程序空间地址，也会局限程序空间的大小，所以对程序空间通常也采用了分页的设计思想，同时在不同页内设置了公共程序区（若指令长度完全符合程序空间地址的要求，则无需此思想），其设计思想类同于具有共享区的寄存器分页设计，在此不再赘述。
唯一与寄存器公共区不同的是：
程序公共区是为程序在不同页之间跳转提供平台。
4.4流水线技术
流水线设计与8位RISC微控制器体系架构密不可分，是整个系统的设计核心，它的选用优劣直接影响到系统的性能和功耗。
流水线技术能最大限度地利用了微控制器资源，使每个部件在每个时钟周期都工作，大大提高了效率，但由于流水线的各个段之间存在很强的依赖关系。
如果处理不当,指令的运行将达不到预期的结果，因此必须熟知流水线的相关和转移问题。
其一为资源冲突,即同一时间内争用同一功能部件,一般为同时访问存储器,这就需要停顿一拍流水线;其二为数据相关冲突,有三种类型:
RAW、WAR、WAW,解决该冲突使用内部直通结构或者延迟一拍流水线;其三为控制转移冲突,即对于条件跳转指令,根据运算结果判断是否跳转,才能确定新的PC值,运算结果是在执行阶段后获得,这使流水线丧失很多的性能,一般采用增加硬件预先获得运算结果解决该冲突[3]。
越是长的流水线，相关和转移两大问题也越严重：
一方面导致硬件控制电路复杂程度大大增加,另一方面,由于流水线节拍的停顿,导致CPI值的增大及系统性能的下降。
所以
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