(整理)5月27日作業(yè)解答(5.7,5.8,6.1,版5,13計(jì))(1)

1、作業(yè)(, , )1. 描述流水CPU基本概念中正確的句子是 d_。a）流水CPU是以空間并行性為原理構(gòu)造的處理器b）流水CPU 一定是RISC機(jī)器c）流水CPU 一定是多媒體CPUd）流水CPU是時(shí)間并行技術(shù)的典型實(shí)例2. 下面描述的RISC機(jī)器基本概念中正確的句子是 b。a）RISC機(jī)器不一定是流水 CPUb）RISC機(jī)器一定是流水 CPUc）RISC機(jī)器有復(fù)雜的指令系統(tǒng)d）CPU配置很少的通用寄存器3. 下列關(guān)于RISC的敘述中，錯(cuò)誤的是 _a_。a）RISC普遍采用微程序控制器b）RISC大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成c）RISC的內(nèi)部通用寄存器數(shù)量相對 CISC多d）CPU指令數(shù)、尋址

2、方式和指令格式種類相對CISC少4. 下列選項(xiàng)中，不會(huì)引起流水線阻塞的是 c_。a）控制相關(guān)b）數(shù)據(jù)相關(guān)c）數(shù)據(jù)旁路d）資源相關(guān)5. （ B類選作）下列給出的指令系統(tǒng)特點(diǎn)中，有利于實(shí)現(xiàn)指令流水線的是d。I. 指令格式規(guī)整且長度一致II. II.指令和數(shù)據(jù)按邊界對齊存放III. 只有Load/Store 指令才能對操作數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)訪問a）僅 I、II b）僅 II、III c）僅 I、III d） I、II、III6. 早期的計(jì)算機(jī)基于馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)，采用A 一串行處理，其主要特征是B_順序執(zhí)行程序中的各條指令，指令周期的各階段（以 CPU周期為 單位）也是順序執(zhí)行-。現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)廣泛采用

3、C_ _并行 處理。7. 并行處理技術(shù)已成為計(jì)算計(jì)技術(shù)發(fā)展的主流。它可貫穿于信息加工的各個(gè)步驟和階段。概括起來，主要有三種形式 A. _時(shí)間_并行；B. _空間_并行； C. _時(shí)間+空間并行。8. 流水CPU中的主題問題是A 資源 相關(guān)，B數(shù)據(jù) 相關(guān)和C_控制_相關(guān)，為此需要采用相應(yīng)的技術(shù)對策，才能保證流水暢通而不D斷流_。9. RISC機(jī)器一定是A流水_CPU,但后者不一定是RISC機(jī)器。奔騰CPU 是B流水_CPU,但奔騰機(jī)是C_ CISC _機(jī)器。10. P184 12（為選做）說明：“流水線的操作周期”即“流水線的時(shí)鐘周期”?；卮饐栴}（2）要用 時(shí)空圖說明。補(bǔ)充：如果采用同樣的邏輯電

4、路，但不是流水線方式，則指令周期所需的時(shí) 間為多少？解：（1）100ns（2）200ns（ 2個(gè)時(shí)鐘周期）（3）采用定向傳送技術(shù)，延遲1個(gè)時(shí)鐘周期S11結(jié)果寫回11 1I2運(yùn)算I1I2譯碼/取數(shù)I112取指I112fc-1234567T補(bǔ)充：100+100+80+50=330(ns)11.12. P184 13 主要問題：時(shí)空圖標(biāo)注不全或不規(guī)范 解:(1)20(2)吞吐量H = (K+n-1) t = (5+20-1)*100*16-* =8- 33*1()6條秒（3）加速比T. xK 二 2Q*5Tp （K+n-1） t 20+5-113. （A 類選作）P184 16a）寫后讀RAWb）讀

5、后寫WARc）寫后讀 RAW，寫后寫 WAW14. （B 類選作）Pi84 17 （2）注：各種已知條件與教材P180例5相同。相關(guān)知識(shí)請參閱教材 P172175 采用“定向傳送技術(shù)”（或“向前傳送”）解決數(shù)據(jù)相關(guān)，該技術(shù)的操作原理 可參閱P179圖。解：11、12 :數(shù)據(jù)相關(guān)13、14 :無數(shù)據(jù)相關(guān)15、16 : RAW，WAW12345678910I1FDEWI2FDEEWI3FDEEEWI4FDEEWI5FDEWI6FDE回F、D段成對輸入采用“定向傳送技術(shù)”：前一條指令的結(jié)果在寫回之前，可直接送到 ALU的 輸入寄存器，供下條指令使用；按序發(fā)射、按序完成：后一對指令的發(fā)射時(shí)間及完成時(shí)間

6、必須遲于前一對指 令至少一個(gè)時(shí)鐘周期。但同對指令間可同時(shí)完成。15. 數(shù)據(jù)總線的寬度由總線的 b 義。a）物理特性b）功能特性c）電氣特性d）時(shí)間特性16. （A類選作）當(dāng)代流行的標(biāo)準(zhǔn)總線追求與 結(jié)構(gòu)_、B._CP!_、技術(shù)_無 關(guān)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)17. （A類選作）描述當(dāng)代流行總線結(jié)構(gòu)的基本概念中，正確的句子是一b一。a）當(dāng)代流行的總線結(jié)構(gòu)不是標(biāo)準(zhǔn)總線b）當(dāng)代總線結(jié)構(gòu)中，CPU和它私有的cache一起作為一個(gè)模塊與總線相連c）系統(tǒng)中只允許有一個(gè)CPU模塊18. （B類選作）某同步總線采用數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用方式。其中地址/數(shù)據(jù)線32根，總線時(shí)鐘頻率為66MHZ,每個(gè)時(shí)鐘同期傳送兩次數(shù)據(jù)。（上升沿和下

7、 降沿各傳送一次數(shù)據(jù)）該總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率是（總線帶寬）：c _a） 132 MB/s b） 264 MB/s c） 528 MB/s d） 1056 MB/s19. P208 11D20. P208 12 A21. P208 20 補(bǔ)充：若一個(gè)總線周期占用2個(gè)總線時(shí)鐘周期，則總線帶寬又是多 少？Dr=D/T= DX f=8B X 70MHz=560MB/sT =2TDrD/T DX f/2=8B X 35MHz=280MB/s下題是2012年全國研究生考試計(jì)算機(jī)統(tǒng)考試題之一，有興趣可看看，有關(guān)流 水線的部分，也不是很難，相關(guān)內(nèi)容可參考教材P仃3仃5。44. （12分）在某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中int

8、型為32位，short型為16位，帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ)碼表示,指令cache和數(shù)據(jù)cache分離。題44表給出了指令系統(tǒng)中部分指令格式，其中Rs，Rd表示寄存器，mem表示存儲(chǔ)器，（x）表示寄存器x或存儲(chǔ)器單元x的內(nèi)容。題44表指令系統(tǒng)中部分指令格式名稱指令的匯編格式指令含義加法指令A(yù)DD Rs， Rd(Rs) + ( Rd) Rd算術(shù)/邏輯左移SHL Rd2* ( Rd Rd算術(shù)右移SHR Rd(Rd) /2 Rd取數(shù)指令LOAD Rd， mem(mem) Rd存數(shù)指令STORE Rs，memRs( mem采用5段流水方式執(zhí)行指令，各流水段分別是取值（IF ）、譯碼/讀寄存器（ID ）、執(zhí)行/計(jì)算

9、有效地址（EX ）、訪問存儲(chǔ)器（M ）和結(jié)果寫回寄存器（WB ），指令發(fā)射按照“按序發(fā)射， 按序完成”方式，沒有采用轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)處理數(shù)據(jù)相關(guān)， 并且同一寄存器的讀和寫操作不能在同 一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行。請回答下列問題。（1）short型變量x的值為-513，存放在寄存器 R1中，則執(zhí)行“ SHL R1 ”后，R1中的內(nèi) 容是多少？（用十六進(jìn)制表示）（2）在某個(gè)時(shí)間段中，有連續(xù)的4條指令進(jìn)入流水線，在其執(zhí)行過程中沒有發(fā)生指令段阻塞，則執(zhí)行這4條指令所需要的時(shí)鐘周期是多少？（3）高級(jí)語言程序中某賦值語句為x=a+b，x、a和b均為int型變量，它們的存儲(chǔ)單元地址分別表示為x、a和b。該語句對應(yīng)的指令序列及其在指令流中的執(zhí)行過程如題44圖所示。I1LOADR1，aI2LOADR2，bI3ADDR1，R2I4STORE R2，x時(shí)間單元123456789101112131411IFIDEXM