第一章：

1．試述 Flynn分類的 4 種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)。

2．假設(shè)高速緩存Cache 工作速度為主存的5 倍，且 Cache 被訪問命中的概率為90%，

則采用 Cache 后，能使整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)獲得多高的加速比？

3．某工作站采用時(shí)鐘頻率為 15 MHz、處理速率為 10 MIPS 的處理機(jī)來執(zhí)行一個(gè)已知混合程序。假定每次存儲(chǔ)器存取為 1 周期延遲，試問：

1)此計(jì)算機(jī)的有效 CPI 是多少？

2)假定將處理機(jī)的時(shí)鐘提高到30 MHz，但存儲(chǔ)器子系統(tǒng)速率不變。這樣，每次存儲(chǔ)器

存取需要兩個(gè)時(shí)鐘周期。 如果 30%指令每條只需要一次存儲(chǔ)存取， 而另外 5%每條需要兩次存儲(chǔ)存取，并假定已知混合程序的指令數(shù)不變， 并與原工作站兼容， 試求改進(jìn)后的處理機(jī)性能。

4．處理機(jī)的時(shí)鐘30 MHz

(1)計(jì)算在單處理機(jī)上用上述跟蹤數(shù)據(jù)運(yùn)行程序的平均(2)根據(jù)( 1)所得 CPI，計(jì)算相應(yīng)的 MIPS 速率。

CPI。

1、 解釋圖中各控制信號(hào)的作用。

2、各流水級(jí)存放控制信號(hào)的流水線寄存器有何異同？

3、設(shè)流水線模型機(jī)采用load 前推和數(shù)據(jù)前推，按時(shí)鐘周期畫出以下指令序列的時(shí)序圖，標(biāo)

示出前推示意。

load r2, 12(r3)

addi r4, r2, 10

andr1, r2, r4

store r1, 10(r5)

4、給出節(jié)PPT中圖的 BDEPEN控制信號(hào)的真值表。

半期：

1、

FPMUL對(duì)系統(tǒng)性能提高更大。假定

FPMUL操

試分析采用哪種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)求浮點(diǎn)數(shù)除法

作占整個(gè)測(cè)試程序執(zhí)行時(shí)間的15%。

一種設(shè)計(jì)方案是增加專門的

FPMUL硬件，可以將

FPMUL操作的速度加快到

10 倍；

另一種設(shè)計(jì)方案是提高所有

FP 運(yùn)算指令的執(zhí)行速度， 使得 FP指令的執(zhí)行速度加快為原

來的倍，設(shè) FP 運(yùn)算指令在總執(zhí)行時(shí)間中占

40%。( 3 分)

解： 對(duì)這兩種設(shè)計(jì)方案的加速比分別進(jìn)行計(jì)算。

增加專門 FPDIV 硬件方案： F = 15% =

， S

e

= 10

e

S

FPDIV = 1/(+10)=1/ =

提高所有 FP 運(yùn)算指令速度方案： Fe = 40% =

， S e =

SFP = 1/(+ = 1/ =

增加專門 FPDIV 硬件方案的加速比更高，對(duì)系統(tǒng)性能提高更大。

2. 設(shè)流水線模型機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖所示，

采用 load 前推和數(shù)據(jù)前推 (包括 store 指令)。假設(shè)模

型機(jī)使用 subicc

指令，它將根據(jù)減法結(jié)果設(shè)置標(biāo)志寄存器

Z 的內(nèi)容為 0 或?yàn)?1；其它的 ALU

計(jì)算指令不影響

Z。指令 bne 的控制相關(guān)處理采用插入

nop 指令的策略。( 7 分)

帶有內(nèi)部前推及

load 相關(guān)暫停功能的流水線處理機(jī)

設(shè)有以下指令序列：

Lop： load r1, 100(r3)

addi

r2, r1, 10

store r2, 100(r3)

subicc

r5, r5, 1

bne

r5,lop

；如果 r5

的內(nèi)容不為 0，則轉(zhuǎn) Lop

(1)

按時(shí)鐘周期畫出以上指令序列第

1 次循環(huán)執(zhí)行及轉(zhuǎn)移到 “ load r1,

100(r3) ”指令，

在模型機(jī)中執(zhí)行的時(shí)序圖，標(biāo)出內(nèi)部前推示意。

(3 分)

(2)

如果以上指令序列在流水線

CPU執(zhí)行，當(dāng)?shù)?/p>

2 條指令“ addi r2,

r1, 10”進(jìn)入 EXE

級(jí)時(shí)，試給出

ADEPEN、 BDEPEN信號(hào)的值、 WB級(jí)信號(hào) SLD的值。( 2 分)

ADEPEN =

BDEPEN =

SLD=

(3)

設(shè)模型機(jī)采用延遲轉(zhuǎn)移，調(diào)整以上指令序列的順序，使得指令序列在模型機(jī)中執(zhí)行

時(shí)只有最小停頓，寫出調(diào)整后的指令序列(不需要畫時(shí)序圖)

。(2 分)

解：( 1)

Storer3,100,r2 addMEM

(2) ADEPEN = 3 或( 11)BDEPEN = 1或( 01) SLD=1

3)

Lop： load

r1, 100(r3)

subicc

r5, r5, 1

addi r2, r1, 10

bne

r5,lop

store

r2, 100(r3)

第四章：

1、浮點(diǎn)流水線延遲如PPT例 4-1 ，將下面的循環(huán)展開并進(jìn)行指令調(diào)度，直到?jīng)]有任何延遲。

LOOP: LD F0,0(R1);

MULD F0,F0,F2;

LD F4,0(R2);

ADDD F0,F0,F4;

SD F0,0(R2);

DSUBI R1,R1,#8;

DSUBI R2,R2,#8;

BNEZ R1, R0 ， LOOP;

2、 按 PPT 例 4-4

中的一段指令代碼和記分牌信息初始狀態(tài)，試給出

SUBD指令寫結(jié)果前各

記錄表的狀態(tài)。

LD

F6 , 34

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

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