(整理)5月27日作业解答(5.7,5.8,6.1,版5,13计)(1)

1、作业(, , )1. 描述流水CPU基本概念中正确的句子是 d_。a）流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器b）流水CPU 一定是RISC机器c）流水CPU 一定是多媒体CPUd）流水CPU是时间并行技术的典型实例2. 下面描述的RISC机器基本概念中正确的句子是 b。a）RISC机器不一定是流水 CPUb）RISC机器一定是流水 CPUc）RISC机器有复杂的指令系统d）CPU配置很少的通用寄存器3. 下列关于RISC的叙述中，错误的是 _a_。a）RISC普遍采用微程序控制器b）RISC大多数指令在一个时钟周期内完成c）RISC的内部通用寄存器数量相对 CISC多d）CPU指令数、寻址

2、方式和指令格式种类相对CISC少4. 下列选项中，不会引起流水线阻塞的是 c_。a）控制相关b）数据相关c）数据旁路d）资源相关5. （ B类选作）下列给出的指令系统特点中，有利于实现指令流水线的是d。I. 指令格式规整且长度一致II. II.指令和数据按边界对齐存放III. 只有Load/Store 指令才能对操作数进行存储访问a）仅 I、II b）仅 II、III c）仅 I、III d） I、II、III6. 早期的计算机基于冯诺依曼体系结构，采用A 一串行处理，其主要特征是B_顺序执行程序中的各条指令，指令周期的各阶段（以 CPU周期为 单位）也是顺序执行-。现代的计算机系统广泛采用

3、C_ _并行 处理。7. 并行处理技术已成为计算计技术发展的主流。它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段。概括起来，主要有三种形式 A. _时间_并行；B. _空间_并行； C. _时间+空间并行。8. 流水CPU中的主题问题是A 资源 相关，B数据 相关和C_控制_相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不D断流_。9. RISC机器一定是A流水_CPU,但后者不一定是RISC机器。奔腾CPU 是B流水_CPU,但奔腾机是C_ CISC _机器。10. P184 12（为选做）说明：“流水线的操作周期”即“流水线的时钟周期”。回答问题（2）要用 时空图说明。补充：如果采用同样的逻辑电

4、路，但不是流水线方式，则指令周期所需的时 间为多少？解：（1）100ns（2）200ns（ 2个时钟周期）（3）采用定向传送技术，延迟1个时钟周期S11结果写回11 1I2运算I1I2译码/取数I112取指I112fc-1234567T补充：100+100+80+50=330(ns)11.12. P184 13 主要问题：时空图标注不全或不规范 解:(1)20(2)吞吐量H = (K+n-1) t = (5+20-1)*100*16-* =8- 33*1()6条秒（3）加速比T. xK 二 2Q*5Tp （K+n-1） t 20+5-113. （A 类选作）P184 16a）写后读RAWb）读

5、后写WARc）写后读 RAW，写后写 WAW14. （B 类选作）Pi84 17 （2）注：各种已知条件与教材P180例5相同。相关知识请参阅教材 P172175 采用“定向传送技术”（或“向前传送”）解决数据相关，该技术的操作原理 可参阅P179图。解：11、12 :数据相关13、14 :无数据相关15、16 : RAW，WAW12345678910I1FDEWI2FDEEWI3FDEEEWI4FDEEWI5FDEWI6FDE回F、D段成对输入采用“定向传送技术”：前一条指令的结果在写回之前，可直接送到 ALU的 输入寄存器，供下条指令使用；按序发射、按序完成：后一对指令的发射时间及完成时间

6、必须迟于前一对指 令至少一个时钟周期。但同对指令间可同时完成。15. 数据总线的宽度由总线的 b 义。a）物理特性b）功能特性c）电气特性d）时间特性16. （A类选作）当代流行的标准总线追求与 结构_、B._CP!_、技术_无 关的开发标准17. （A类选作）描述当代流行总线结构的基本概念中，正确的句子是一b一。a）当代流行的总线结构不是标准总线b）当代总线结构中，CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相连c）系统中只允许有一个CPU模块18. （B类选作）某同步总线采用数据线和地址线复用方式。其中地址/数据线32根，总线时钟频率为66MHZ,每个时钟同期传送两次数据。（上升沿和下

7、 降沿各传送一次数据）该总线的最大数据传输率是（总线带宽）：c _a） 132 MB/s b） 264 MB/s c） 528 MB/s d） 1056 MB/s19. P208 11D20. P208 12 A21. P208 20 补充：若一个总线周期占用2个总线时钟周期，则总线带宽又是多 少？Dr=D/T= DX f=8B X 70MHz=560MB/sT =2TDrD/T DX f/2=8B X 35MHz=280MB/s下题是2012年全国研究生考试计算机统考试题之一，有兴趣可看看，有关流 水线的部分，也不是很难，相关内容可参考教材P仃3仃5。44. （12分）在某计算机系统中int

8、型为32位，short型为16位，带符号整数用补码表示,指令cache和数据cache分离。题44表给出了指令系统中部分指令格式，其中Rs，Rd表示寄存器，mem表示存储器，（x）表示寄存器x或存储器单元x的内容。题44表指令系统中部分指令格式名称指令的汇编格式指令含义加法指令ADD Rs， Rd(Rs) + ( Rd) Rd算术/逻辑左移SHL Rd2* ( Rd Rd算术右移SHR Rd(Rd) /2 Rd取数指令LOAD Rd， mem(mem) Rd存数指令STORE Rs，memRs( mem采用5段流水方式执行指令，各流水段分别是取值（IF ）、译码/读寄存器（ID ）、执行/计算

9、有效地址（EX ）、访问存储器（M ）和结果写回寄存器（WB ），指令发射按照“按序发射， 按序完成”方式，没有采用转发技术处理数据相关， 并且同一寄存器的读和写操作不能在同 一个时钟周期内进行。请回答下列问题。（1）short型变量x的值为-513，存放在寄存器 R1中，则执行“ SHL R1 ”后，R1中的内 容是多少？（用十六进制表示）（2）在某个时间段中，有连续的4条指令进入流水线，在其执行过程中没有发生指令段阻塞，则执行这4条指令所需要的时钟周期是多少？（3）高级语言程序中某赋值语句为x=a+b，x、a和b均为int型变量，它们的存储单元地址分别表示为x、a和b。该语句对应的指令序列及其在指令流中的执行过程如题44图所示。I1LOADR1，aI2LOADR2，bI3ADDR1，R2I4STORE R2，x时间单元123456789101112131411IFIDEXM