《计算机系统结构》习题
计算机体系结构试卷试题(答案全)
一填空题（每空1分，共30分）1、系列机是指具有相同的体系结构，但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。
2、存储程序计算机结构上的主要特点之一是以运算器为中心。
3、从计算机系统结构的多级层次结构可知，通常情况下，第1、2、3级用解释方法实现，第4或更高级用翻译方法实现。
4、对于最常见的事件，通常赋予它优先的处理权和资源使用权，这是计算机体系结构设计中的大概率事件优先原则。
5、容量为64块的Cache采用组相联方式映像，字块大小为128字节，每4块为一组，若主存容量为4096块，且以字编址，那么主存地址为 19 位，主存区号为 6 位。
6、可改进比例的值总是小于等于1 。
7、一般有两种策略来保存寄存器的内容,即：调用者保存和被调用者保存。
8、DLX指令集提供了立即数寻址、寄存器寻址、偏移寻址和寄存器间接寻址4种寻址方式。
9、对某流水线处理器测试时发现其存在结构冲突，通常可采用资源重复和流水化功能单元方法解决该问题。
10、编译器通过重新组织代码顺序消除暂停的技术被称为指令调度。
11、按照流水的级别可以把流水线分为部件级流水线、处理机级流水线和处理机间流水线。
12、为解决流水线使用非流水数据通路的寄存器引起冲突，在流水线设计中采用寄存器文件技术解决该问题。
13、Cache的替换算法常见的有 FIFO 、LRU 和随机法。
14、改进Cache性能的方法主要有降低失效率、减少失效开销和减少Cache命中时间。
15、减少流水线处理分支暂停时钟周期数的途径包括尽早判断分支转移是否成功和尽早计算出分支成功转移的PC值。
二、选择题（1—15题，每题1分，共15分）1、下面的指令中， A 不属于RISC处理器指令集。
Ａ.ADD R4,[1000] Ｂ.LD R3,(R4) Ｃ.SUB R4,R3 Ｄ.SD 0(R3),R42. 在其它部件性能保持不变的情况下，对CPU性能的不断改进并没有获得期望的结果，这主要是受到了 A 的影响。
计算机系统结构考试试题
计算机系统结构考试试题一、选择题（每题 2 分，共 40 分）1、以下关于计算机系统结构的说法中，错误的是（）A 计算机系统结构是指计算机系统的软、硬件的界面B 计算机系统结构是对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配C 计算机系统结构是指计算机系统的概念性结构和功能特性D 计算机系统结构与计算机组成和计算机实现无关2、提高并行性的技术途径不包括（）A 时间重叠B 资源重复C 资源共享D 增加指令3、指令流水线中出现数据相关时，通常采用的解决办法不包括（）A 停顿B 分支预测C 数据旁路D 指令预取4、以下关于存储系统的说法中，正确的是（）A Cache 是为了弥补主存速度的不足B 虚拟存储器是为了扩大主存容量C 相联存储器是按地址访问的D 主存是按内容访问的5、以下关于中断的说法中，错误的是（）A 中断是指计算机在执行程序过程中，遇到突发事件而中断当前程序的执行B 中断响应的过程包括关中断、保存断点、识别中断源、保护现场等C 中断向量是中断服务程序的入口地址D 中断处理的过程包括恢复现场、开中断、返回原程序等6、以下关于总线的说法中，错误的是（）A 总线是连接计算机各部件的公共信息传输线B 总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线C 同步总线的传输效率高于异步总线D 总线的带宽等于总线的时钟频率乘以总线的宽度7、以下关于输入输出系统的说法中，正确的是（）A 程序查询方式的效率最高B 中断方式需要 CPU 不断查询设备状态C DMA 方式可以直接在内存和外设之间传输数据D 通道方式的功能比 DMA 方式强大8、以下关于多处理机系统的说法中，错误的是（）A 多处理机系统是指由两个或两个以上的处理机组成的计算机系统B 多处理机系统的并行性比单处理机系统高C 多处理机系统的通信方式包括共享存储器和消息传递D 多处理机系统的性能只取决于处理机的数量9、以下关于流水线的说法中，正确的是（）A 流水线的段数越多，流水线的效率越高B 流水线的吞吐率与流水线的段数无关C 流水线的加速比等于流水线的段数D 流水线的效率与任务的类型有关10、以下关于 RISC 指令集的说法中，错误的是（）A RISC 指令集的指令长度固定B RISC 指令集的指令格式种类少C RISC 指令集的寻址方式简单D RISC 指令集的指令功能强大11、以下关于 CISC 指令集的说法中，正确的是（）A CISC 指令集的指令长度可变B CISC 指令集的指令格式种类多C CISC 指令集的寻址方式复杂D 以上都是12、以下关于超标量技术的说法中，错误的是（）A 超标量技术是指在一个时钟周期内同时发射多条指令B 超标量技术可以提高指令的并行度C 超标量技术需要增加硬件的复杂度D 超标量技术可以在任何指令集架构上实现13、以下关于向量处理机的说法中，正确的是（）A 向量处理机是专门用于处理向量数据的计算机B 向量处理机的运算速度比标量处理机快C 向量处理机的并行性主要体现在指令级并行D 以上都是14、以下关于存储层次的说法中，错误的是（）A 存储层次的目的是为了提高存储系统的性能价格比B 存储层次的性能由命中率、访问时间和失效开销决定C 增加 Cache 的容量可以提高命中率D 降低主存的访问时间可以提高存储层次的性能15、以下关于虚拟存储器的说法中，正确的是（）A 虚拟存储器的容量等于主存容量加上辅存容量B 虚拟存储器的页面大小是固定不变的C 虚拟存储器的地址转换是由硬件完成的D 虚拟存储器的页面替换算法对系统性能有很大影响16、以下关于多总线结构的说法中，错误的是（）A 多总线结构可以提高系统的性能B 多总线结构可以增加系统的可靠性C 多总线结构可以减少系统的成本D 多总线结构可以提高系统的可扩展性17、以下关于 I/O 接口的说法中，正确的是（）A I/O 接口是 CPU 与外设之间的桥梁B I/O 接口可以实现数据格式的转换C I/O 接口可以实现数据缓冲和锁存D 以上都是18、以下关于 DMA 控制器的说法中，错误的是（）A DMA 控制器可以接管总线控制权B DMA 控制器可以在内存和外设之间直接传输数据C DMA 控制器可以减少 CPU 的干预D DMA 控制器可以提高系统的并行性19、以下关于通道的说法中，正确的是（）A 通道是一种具有特殊功能的处理器B 通道可以实现对 I/O 设备的统一管理C 通道可以提高系统的 I/O 性能D 以上都是20、以下关于计算机系统性能评价的说法中，错误的是（）A MIPS 是衡量计算机性能的常用指标之一B MFLOPS 是衡量浮点运算性能的指标C 基准测试程序可以用来评价计算机系统的性能D 计算机系统的性能只取决于硬件的性能二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、计算机系统结构的经典定义是由提出的。
计算机体系结构 习题与答案
第二章习题（P69-70）一、复习题1．简述冯∙诺依曼原理，冯∙诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？答：冯∙诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。
这3条合称冯∙诺依曼原理冯∙诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。
(P51-P54)2．简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。
答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。
计算机组成（computer organization）是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。
同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。
计算机实现，是计算机组成的物理实现, 就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。
计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。
在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。
(P47-P48)3．根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。
(P55)4．简述RISC技术的特点？答：从指令系统结构上看，RISC 体系结构一般具有如下特点：(1) 精简指令系统。
可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令;(2) 减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种;(3) 在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长;(4) 单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。
计算机系统结构基本习题和答案
计算机系统结构基本习题和答案计算机系统结构基本习题和答案填空题1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。
2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。
3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。
4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。
6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。
7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
8、微指令由（硬件）直接执行。
9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。
10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。
以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。
（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。
11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计)，带来的不利是（无法控制）。
12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。
它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。
13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成逻辑设计等。
计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。
14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。
15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。
计算机体系结构复习题(有答案)
《体系结构复习题》一、选择题（15分）1．计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）A.汇编语言机器级---操作系统机器级---高级语言机器级B.微程序机器级---传统机器语言机器级---汇编语言机器级C.传统机器语言机器级---高级语言机器级---汇编语言机器级D. 汇编语言机器级---应用语言机器级---高级语言机器级2．对系统程序员不透明的是（）A.Cache 存储器B.系列几各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器3．在计算机系统设计中，比较好的方法是（）A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计4．不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真5．堆栈型机器比通用寄存器型机器优越的是（）A.支持先进先出类接替算法的求解B.能更好地支持向量的运算C.支持由逆波兰表达式将高级语言多元赋值语句直接编译生成堆栈指令程序D.能优化存储器的空间利用率6．浮点数尾数基值 r m=8,尾数数值部分长 6 位，可表示的规格化最小正尾数为（）A.0.5B.0.25C.0.125D.1/647．在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（）A.截断法B.舍入法C.恒置“1”法D.ROM 查表法8．ILLIAC Ⅳ是一种（）A.流水线处理机B.指令重叠处理机C.阵列处理机D.多处理机9．能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属（）A.MISDB.SIMDC.MIMDD.SISD10．非线性流水线是指（）A.一次运算中使用流水线中多个功能段B.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段C. 流水线中的某些功能段在各次运算中的作用不同D. 流水线中的各个功能段在各种运算中有不同的组合11．流水机器对全局性的相关处理不包括（）A.猜测法B.提前形成条件码C.加快短循环程序的执行D.设置相关专用通路12．外部设备打印机适合于连接（）A.数组多路通道或选择通道B.字节多路通道或选择通道C.选择通道D.任意一种通道13．虚拟存储器常用的地址映像方式是（）A.全相联B.段相联C.组相联D.直接14．下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的是（）A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随贮存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率15．Cache 存储器常用的地址映像方式是（）A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象16．对系统结构透明的是（）A.字符行运算指令B.主存地址寄存器C.虚拟存储器D.VLSI 技术17．汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经（）来实现的。
计算机系统结构考试题目及参考答案
一：名词解释1：虚拟机：由软件实现的机器。
2：CPI：是衡量CPU执行指令效率的重要标志，指执行每条指令所需的平均时钟周期数。
3：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
4：并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。
5：程序局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。
相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。
局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。
6：CISC/RISC：CISC：即复杂指令系统计算机，指在系统中增加更多和复杂的指令，来提高操作系统效率的计算机。
RISC：即精简指令系统计算机，指在系统中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。
7：计算机系统结构：指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。
8：系列机：指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件，按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法，并按照速度、价格等不同要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。
9：模拟：用机器语言程序解释实现程序移植的方法。
10：仿真：用微程序直接解释另一种机器的指令系统。
11：寻址方式：寻找操作数或指令的有效地址的方式。
12：替换算法：在存储体系中，当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部被占用而又出现页面失效时，按照某种算法来替换主存中某页。
[由于主存中的块比Cache中的块多，所以当要从主存中调一个块到Cache中时，会出现该块所映象到的一组（或一个）Cache块已全部被占用的情况。
这时，需要被迫腾出其中的某一块，以接纳新调入的块。
]二：选择题1，直接执行微指令的是（C）A 汇编程序B 编译程序C 硬件D微指令程序2，对汇编语言程序员不透明的是（C）A 程序计数器B主存地址寄存器C条件码寄存器D指令寄存器3，最早的冯·诺依曼型计算机是以（B）为中心的A运算器B控制器C存储器 D I/O设备4，计算机系统结构的角度的结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是（C ）A 计算机软件所要完成的功能B 计算机硬件的全部组成C 编程要用到的硬件组织D计算机各部分硬件的实现5，不同系列计算机之间实现可移植性的途径，不包括（B ）A 采用统一的高级语言B采用统一的汇编语言C 模拟D仿真6，利用时间重叠原理，实现并行处理的是（A）A流水处理机B多处理机 C 阵列处理机D集群系统7，多处理机实现的并行主要是（B）A指令级并行 B 任务级并行C 操作级并行D操作步骤的级并行8计算机系统结构不包括（B）A信息保护B存储速度C数据表示D机器工作状态9，不需要编址的数据存储空间（D ）A CPU通用寄存器B 主存储器C I/O寄存器D堆栈10，RISC执行程序的速度比CISC 快的原因是（C）A RISC指令系统中条数较少B 程序在RISC编译生成的目标程序较短C RISC指令平均执行周期数较少D RISC中只允许LOAD和STORE指令存储11，程序员在编写程序时，使用的访存地址是（B）A主存地址B逻辑地址C物理地址D有效地址12，虚拟存储器主要是为了（A）A扩大存储器系统容量B提高存储器系统速度C扩大存储器系统容量和提高存储器系统速度D便于程序的访存操作13，与全相联映像相比，组相联映像的优点是（B）A目录表小B块冲突概率低C命中率高D主存利用率高14，输入输出数据不经过CPU内部寄存器的输入输出方式是（C ）A程序控制方式B中断 C DMA方式D上述三种方式15，在配置了通道的计算机系统中，用户程序需要输入输出时引起的中断是（A）A访管中断 B I/O中断C程序性中断D外部中断16，当计算机系统通过执行通道程序，完成输入输出工作时，执行通道程序的是（B）A CPUB 通道C CPU和通道D指定的外设三：填空1，常见的计算机系统结构的分类法有两种：Flynn分类法，冯氏分类法冯氏分类法是根据系统的最大并行度对计算机系统结构进行分类，大多数的位并行的单处理机属于字串位并的处理机方式2，由软件实现的机器称为：虚拟机3，在一个计算机系统中，低层机器的属性往往对高层机器的程序员是透明的。
计算机系统结构习题
计算机系统结构习题第一章1. 计算机系统的多级层次结构从上到下的顺序分别是、、、、、。
2. 以往对计算机系统的设计方法有设计和设计，它们分别适用于设计和设计。
3. 研究计算机系统结构的重点是，其主要目的是。
4. 计算机系统的3T性能目标是、、。
5. 以软件为主实现的机器为，由硬件或固件实现的是。
6. 解决软件可移植的办法有、、和。
7. 计算机中的两种信息流是和，计算机系统按流分类可分为、、和。
8. 计算机系统结构主要指。
9. 为了提高CPU的利用率，有效的途径是、、、。
10. 计算机系统的主要软、硬件交界面特性包括、、、、。
11．在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会( )。
A、提高解题速度B、减少需要的存贮容量C、提高系统的灵活性D、提高系统的性能价格比12．对计算机系统结构透明的是( )。
A、数据表示B、是否使用通道型I／O处理机C、虚拟存贮器D、VLSI技术（Very large scale integration）13．对汇编语言程序员透明的是( )。
A、I／O方式中的DMA访问方式B、浮点数据表示C、信息保护方式D、程序性中断14．系列机软件应做到( )。
A、向前兼容，并向上兼容B、向后兼容，力争向上兼容C、向前兼容，并向下兼容D、向后兼容，力争向下兼容15．推出系列机的新机器，不能更改的是( )。
A、原有指令的寻址方式和操作码B、系统总线的组成C、数据通路宽度D、存贮芯片的集成度16．不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括( )。
A、用统一的高级语言B、用统一的汇编语言C、模拟D、仿真17．在计算机系统的多级层次结构中，单条指令执行速度最快的一级是（）。
A、L5（应用语言）级B、L2（操作系统）级C、L1（机器语言）级D、L0（微程序）级18．在计算机系统的多级层次结构中，单条指令功能最强的一级是（）。
A、L5（应用语言）级B、L2（操作系统）级C、L1（机器语言）级D、L0（微程序）级19．简述计算机系统设计中软硬件取舍3原则。
系统结构测试题及答案
1.4 测试题及参考答案（一）单项选择题（在下列每小题的四个备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为是正确答案的题号，填入题后的（）内，多选不给分）1、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级间相对顺序正确的应当是（）。
①汇编语言机器级——操作系统机器级——高级语言机器级②微程序机器级——传统机器语言机器级——汇编语言机器级③传统机器语言机器级——高级语言机器级——汇编语言机器级④汇编语言机器级——应用语言机器级——高级语言机器级2、汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经（）来实现的。
①编译程序解释②汇编程序解释③编译程序翻译④汇编程序翻译3、直接执行微指令的是（）。
①汇编程序②编译程序③硬件④微指令程序4、对系统程序员不透明的应当是（）。
①Cache存贮器②系列机各档不同的数据通路宽度③指令缓冲寄存器④虚拟存贮器5、对应用程序员不透明的应当是（）。
①先行进位链②乘法器③指令缓冲器④条件码寄存器6、对机器语言程序员透明的是（）。
①中断字②主存地址寄存器③通用寄存器④条件码7、计算机系统结构不包括（）。
①主存速度②机器工作状态③信息保护④数据表示8、对计算机系统结构透明的是（）。
①字符行运算指令②是否使用通道型I/O处理机③虚拟存贮器④VLSI技术9、对汇编程序语言透明的是（）。
①I/O方式中的DMA访问方式②浮点数据表示③访问方式保护④程序性中断10、属计算机系统结构考虑的是（）。
①主存采用MOS还是TTL②主存采用多体交叉还是单体③主存容量和编址方式④主存频宽的确定11、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（）。
①计算机软件所要完成的功能②计算机硬件的全部组成③编程要用到的硬件组织④计算机各部件的硬件实现12、计算组成设计不考虑（）。
①专用部件设置②功能部件的集成度③控制机构的组成④缓冲技术13、在多用户机器上，应用程序员不能使用的指令是（）。
①“执行”指令②“访管”指令③“启动I/O”指令④“测试与置定”指令14、以下说法中，不正确的是（）。
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示意。（3分）
2.如果以上指令序列在流水线CPU执行，当第2条指令“addi
r2, r1, 10”进入EXE级时，试给出ADEPEN、BDEPEN信号的值、
WB级信号SLD的值。（2分）
ADEPEN =
BDEPEN =
SLD=
13
半期试题
3.设模型机采用延迟转移，调整以上指令序列的顺序， 使得指令序列在模型机中执行时只有最小停顿，写出 调整后的指令序列（不需要画时序图）
8
第三章作业
3．设流水线模型机采用load前推和数据前推，按时 钟周期画出以下指令序列的时序图。
load r2, 12(r3) addi r4, r2, 10 and r1, r2, r4 store r1, 10(r5)
9
第三章作业
10
第三章作业
4．给出第三章PPT中图1.39的BDEPEN控制信号的真值 表
1
第一章作业
•1．试述Flynn 分类的4 种计算机系统结构有何特点。
•SISD其实就是传统的顺序执行的单处理器计算机，其指令部件每次只对一 条指令进行译码，并只对一个操作部件分配数据。 •SIMD以并行处理机为代表，结构如图，并行处理机包括多个重复的处理 单元PU1～PUn，由单一指令部件控制，按照同一指令流的要求为它们分配 各自所需的不同的数据。 •MISD的结构，它具有n个处理单元，按n条不同指令的要求对同一数据流 及其中间结果进行不同的处理。一个处理单元的输出又作为另一个处理单 元的输入。 •MIMD的结构，它是指能实现作业、任务、指令等各级全面并行的多机系 统，多处理机就属于MIMD。
5
作业
•4．处理机的时钟30 MHz
•（1）计算在单处理机上用上述跟踪数据运行程序的平均CPI 。
平均CPI = 1*60% + 2*18% + 4*12 + 8*10% = 2.24 •（2）根据（1）所得CPI，计算相应的MIPS 速率。
6
第三章作业
•1．利用一条4 段浮点加法器流水线计算8 个浮点数 之和：Z=A+B+C+D+E+F+G+H 画出流水线时空图，计算该流水线的吞吐量、加速比 和效率。 解：1: A+B; 2:D+D; 3:E+F; 4:G+H; 5:1+2; 6:3+4; 7:5+6
7
第三章作业
•2．各流水级存放控制信号的流水线寄存器有何异同 ? •ID级存控制信号的寄存器存放的是含EXE、MEM、 WB级所需的控制信号；EXE级存控制信号的寄存器存 放的是含MEM、WB级所需的控制信号；MEM级存控 制信号的寄存器存放的是含WB级所需的控制信号。 • 相同之处：都存有WB级控制信号。 • 不同之处：前面级的流水线控制信号寄存器包含 后面级的控制信号，而后面级的则无前级信号。
由第一问可得原始CPI 为1.5 ，改进后一次访存操作需要2 个时 钟周期，比改进前每次访存多了1 个时钟周期； •由于有30% 的指令由于需要1 次访存，所以它们的时钟周期数 需要加1 ； •有5% 的指令由于需要2 次访存，所以它们的时钟周期数需要 加2. •可得 CPI new = CPI original + 30%*1 + 5%*2 = 1.5 + 0.3 + 0.1 = 1.9
CPI时间是1.5*（1/15）us = 0.1us
4
作业
（2）假定将处理机的时钟提高到30 MHz，但存储器子系统速 率不变。这样，每次存储器存取需要两个时钟周期。如果30% 指令每条只需要一次存储存取，而另外5%每条需要两次存储 存取，并假定已知混合程序的指令数不变，并与原工作站兼容 ，试求改进后的处理机性能。
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
0
0
B
0
1
0
MEM_ R
1
1
1
WB_C
1
1
0
MEM_
11
半期试题
设流水线模型机结构如下图所示，采用load前推和数据前推 （包括store指令）假设模型机使用subicc指令，它将根据减法 结果设置标志寄存器Z的内容为0或为1；其它的ALU计算指令 不影响Z。指令bne的控制相关处理采用插入nop指令的策略。
12
半期试题
设有以下指令序列：
Loop：load r1, 100(r3)
addi r2, r1, 10
store r2, 100(r3)
subicc r5, r5, 1
bne r5,loop ；如果r5的内容不为0，则转Loop
1.按时钟周期画出以上指令序列第1次循环执行及转移到“load
r1, 100(r3)”指令，在模型机中执行的时序图，标出内部前推
2
作业
•2．假设高速缓存Cache 工作速度为主存的5 倍，且 Cache 被访问命中的概率为90%，则采用Cache 后，能 使整个存储系统获得多高的加速比？
加速比 = 1/(1-0.9 +0.9/5) = 25/7
3
作业
•3．某工作站采用时钟频率为15 MHz、处理速率为10 MIPS 的处理机来执行一个已知混合程序。假定每次 存储器存取为1 周期延迟，试问： •（1）此计算机的有效CPI 是多少？ CPI = 一个程序的CPU 时钟周期数/ IC = 时钟频率/MIPS =15/10 = 1.5
ID_rs2 IsReg
0 1 1
1
1 1 1
1
1
1
输入
输出
EXE_WREG
ID_rs2 ==EXE_rd
MEM_WRE G
ID-rs2 = =EXE_rd
BDEPEN1
BDEPEN0
输入选 择
X
X
X
X
0
1 立即数
0
X
0
X00来自B10
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