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題目內容
（請給出正確答案）

          

          

          
[主觀題]

          一個單周期處理器有以下幾類MIPS指令：R型運算指令、I型運算指令、Load／Store指令、分支指令Beq、跳轉
          

          

          
指令JMP。若多路選擇器、控制單元、PC、擴展單元和傳輸線路都不考慮延遲，各主要功能單元的操作時間為：指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器為300 ps；ALu為200 ps；寄存器文件為100 ps，則該CPU的時鐘周期最少應該是()。
          A．400 ps
          B．300 ps
          C．200 ps
          D．1 ns
          

          

          

          

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更多“一個單周期處理器有以下幾類MIPS指令：R型運算指令、I型運算指令、Load／Store指令、分支指令Beq、跳轉”相關的問題

          

          

          第1題
          

          下面的一段MIPS匯編程序是計算高斯消去法中的關鍵一步，用于完成下面公式的計算。 Y=a×X+Y
          

          
指令的延遲如表4．1所示。 整數(shù)指令均為1個時鐘周期完成，浮點和整數(shù)部件均采用流水。整數(shù)操作之間以及與其他所有浮點操作之間的延遲為0，轉移指令的延遲為0。X中的最后一個元素存放在存儲器中的地址為DONE。 FOO： L．D F2，0(R1) MUT．D F4，F(xiàn)2，F(xiàn)0 L．D F6，0(R2) ADD．D F6，F(xiàn)4，F(xiàn)6 S．D F6，0[R2] DADDIU R1，R1，8 DADDIU R2，R2，8 DSUBIU R3，R1，DONE BNEZ R3．FOO ①對于標準的MIPS單流水線，上述循環(huán)計算一個Y值需要多少時間？其中有多少空轉周期？ ②對于標準的MIPS單流水線，將上述循環(huán)順序展開4次，不進行任何指令調度，計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？其加速是如何獲得的？ ③對于標準的MIPS單流水線，將上述循環(huán)順序展開4次，優(yōu)化和調度指令，使循環(huán)處理時間達到最優(yōu)，計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？ ④對于采用前瞻執(zhí)行機制的MIPs處理器(只有一個整數(shù)部件)。當循環(huán)第二次執(zhí)行到BNEZ R3，F(xiàn)OO時，寫出前面所有指令的狀態(tài)，包括指令使用的保留站、指令起始節(jié)拍、執(zhí)行節(jié)拍和寫結果節(jié)拍，并寫出處理器當前的狀態(tài)。 ⑤對于兩路超標量的MIPS流水線，設有兩個指令流出部件，可以流出任意組合的指令，系統(tǒng)中的功能部件數(shù)量不受限制。將上述循環(huán)展開4次，優(yōu)化和調度指令，使循環(huán)處理時間達到最優(yōu)。計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？ ⑥對于超長指令字MIPS處理器，將上述循環(huán)展開4次，優(yōu)化和調度指令，使循環(huán)處理時間達到最優(yōu)。計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？
          

          
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          第2題
          

          對于采用了Tomasulo算法和多流出技術的MIPS流水線，考慮以下簡單循環(huán)的執(zhí)行。該程序把F2中的標量加
          

          
到一個向量的每個元素上。 Loop： L．D F0，0(R1) ／／取一個數(shù)組元素放入F0 ADD．D F4，F(xiàn)0，F(xiàn)2 ／／加上在F2中的標量 S．D F4，0(R1) ／／存結果 DADDIU R1，R1，-8 ／／指針減8(每個數(shù)據(jù)占8個字節(jié)) BNE R1，R2，Loop ／／若R1不等于R2，表示尚未結束，轉移 ／／到Loop繼續(xù) 現(xiàn)做以下假設。 ①每個時鐘周期能流出一條整數(shù)型指令和一條浮點操作指令，即使它們相關也是如此。 ②整數(shù)ALU運算和地址計算共用一個整數(shù)部件，并且對于每一種浮點操作類型都有一個獨立的流水化了的浮點功能部件。 ③指令流出和寫結果各占用一個時鐘周期。 ④具有動態(tài)分支預測部件和一個獨立的計算分支條件的功能部件。 ⑤跟大多數(shù)動態(tài)調度處理器一樣，寫回段的存在意味著實際的指令延遲會比按序流動的簡單流水線多一個時鐘周期。所以，從產(chǎn)生結果數(shù)據(jù)的源指令到使用該結果數(shù)據(jù)的指令之間的延遲為：整數(shù)運算1個周期，load指令2個周期，浮點加法運算3個周期。要求： ①列出該程序前面3遍循環(huán)中各條指令的流出、開始執(zhí)行和將結果寫到CDB上的時間。 ②如果分支指令單流出，沒有采用延遲分支，但分支預測是完美的。請列出整數(shù)部件、浮點部件、數(shù)據(jù)Cache以及CDB的資源使用情況。
          

          
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          第3題
          

          假設微處理器的主振頻率為100Mhz,四個時鐘周期組成一個機器周期，平均三個機器周期完成一條指令，平均運算速度近似為（)MIPS。
          

          

          A.2
          B.3
          C.8D15
          

          
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          第4題
          

          假設微處理器的主振頻率為50MHz，兩個時鐘周期組成一個機器周期，平均三個機器周期完成一條指令，則它的機器周
          

          
期是______ns，平均運算速度近似為______MIPS。

          
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          第5題
          

          假設CPU主頻是50MHz，2個時鐘周期組成一個機器周期，平均3個機器周期完成一條指令，那么，CPU的平均
          

          
運行速度近似為___________MIPS。
          

          
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          第6題
          

          MIPSR4000處理器中，對指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的訪問在流水線中都是一個時鐘周期完成。（)
          

          

          
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          第7題
          

          一個五級流水的處理器，共有12條指令連續(xù)輸入此流水線，則在12個時鐘周期結束時執(zhí)行完________條指
          

          
令。
          

          
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          第8題
          

          一個四級流水線的處理器，連續(xù)向此流水線輸入12條指令，則在第12個時鐘周期技術時，共執(zhí)行完的指令
          

          
條數(shù)為()。
          A．7
          B．8
          C．9
          D．10
          

          
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          第9題
          

          以下有關計算機運算速度衡量指標的描述中，正確的是（)。A．MIPS數(shù)大的機器一定比MIPS小的機
          

          

          以下有關計算機運算速度衡量指標的描述中，正確的是()。
          A．MIPS數(shù)大的機器一定比MIPS小的機器快
          B．CPU的主頻越高速度越快
          C．IPC是指每個時鐘周期內平均執(zhí)行的指令條數(shù)
          D．觀測到的用戶程序執(zhí)行時間就是CPU執(zhí)行該程序的時間
          

          
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          第10題
          

          設某機主頻為8 MHz，每個機器周期平均含2個時鐘周期，每條指令平均有2．5個機器周期，試問該機的平均
          

          
指令執(zhí)行速度為多少MIPS？若機器主頻不變，但每個機器周期平均含4個時鐘周期，每條指令平均有5個機器周期，則該機的平均指令執(zhí)行速度又是多少MIPS？由此可得出什么結論？
          

          
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