下列指令序列用来对两个数组进行处理，并产生结果存放在$v0中。假定每个数组有...

问答题 下列指令序列用来对两个数组进行处理，并产生结果存放在$v0中。假定每个数组有2500个字，其数组下标为0到2499。两个数组的基地址分别存放在$a0和$a1中，数组长度分别存放在$a2和$a3中。要求为以下MIPS指令序列加注释，并简单说明该过程的功能。假定该指令序列运行在一个时钟频率为2GHz的处理器上，add、addi和sll指令的CPI为1；lw和bne指令的CPI为2，则最坏情况下运行所需时间是多少秒？

参考答案：

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1.问答题 以下程序段是某个过程对应的指令序列。入口参数int a和int b分别置于$a0和$a1中，返回参数是该过程的结果，置于$v0中。要求为以下MIPS指令序列加注释，并简单说明该过程的功能。

参考答案：1：将t0寄存器置零
2：如果a1的值等于零则程序转移到finish处
3：将t0和a0...

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2.问答题 有些计算机提供了专门的指令，能从32位寄存器中抽取其中任意一个位串置于一个寄存器的低位有效位上，并高位补0，如下图所示。MIPS指令系统中没有这样的指令，请写出最短的一个MIPS指令序列来实现这个功能，要求i=5，j=22，操作前后的寄存器分别为$s0和$s2。

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3.问答题某计算机字长16位，每次存储器访问宽度16位，CPU中有8个16位通用寄存器。现为该机设计指令系统，要求指令长度为字长的整数倍，至多支持64种不同操作，每个操作数都支持4种寻址方式：立即（I）寄存器直接（R）寄存器间接（S）和变址（X），存储器地址位数和立即数均为16位，任何一个通用寄存器都可作变址寄存器，支持以下7种二地址指令格式（R、I、S、X代表上述四种寻址方式）：RR型、RI型、RS型、RX型、XI型、SI型、SS型。请设计该指令系统的7种指令格式，给出每种格式的指令长度、各字段所占位数和含义，并说明每种格式指令需要几次存储器访问？

参考答案：指令格式可以有很多种，只要满足以下的要求即可。
操作码字段：6位；寄存器编号：3位；直接地址和立即...

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4.问答题某计算机指令系统采用定长指令字格式，指令字长16位，每个操作数的地址码长6位。指令分二地址、单地址和零地址三类。若二地址指令有k2条，无地址指令有k0条，则单地址指令最多有多少条？

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5.问答题假设地址为1200H的内存单元中的内容为12FCH，地址为12FCH的内存单元的内容为38B8H，而38B8H单元的内容为88F9H。说明以下各情况下操作数的有效地址和操作数各是多少？操作数采用寄存器间接寻址，指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H。

参考答案：有效地址EA=1200H，操作数为12FCH。

6.问答题假设地址为1200H的内存单元中的内容为12FCH，地址为12FCH的内存单元的内容为38B8H，而38B8H单元的内容为88F9H。说明以下各情况下操作数的有效地址和操作数各是多少？操作数采用一次间接寻址，指令中给出的地址码为1200H。

参考答案：有效地址EA=（1200H）=12FCH，操作数为38B8H。

7.问答题假设地址为1200H的内存单元中的内容为12FCH，地址为12FCH的内存单元的内容为38B8H，而38B8H单元的内容为88F9H。说明以下各情况下操作数的有效地址和操作数各是多少？操作数采用变址寻址，变址寄存器的内容为12，指令中给出的形式地址为1200H。

参考答案：有效地址EA=000CH+1200H=120CH，操作数未知。

8.问答题假定某计算机中有一条转移指令，采用相对寻址方式，共占两个字节，第一字节是操作码，第二字节是相对位移量（用补码表示），CPU每次从内存只能取一个字节。假设执行到某转移指令时PC的内容为200，执行该转移指令后要求转移到100开始的一段程序执行，则该转移指令第二字节的内容应该是多少？

参考答案：因为执行到该转移指令时PC为200，所以说明该转移指令存放在200单元开始的两个字节中。因为CPU每次从内存只能取一个字...

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9.问答题 假定一个计算机系统中有一个TLB和一个L1 data cache。该系统按字节编址，虚拟地址16位，物理地址12位；页大小为128B，TLB为四路组相联，共有16个页表项；L1 data cache采用直接映射方式，块大小为4B，共16行。在系统运行到某一时刻时，TLB、页表和L1 data cache中的部分内容（用十六进制表示）如下：

CPU从地址067AH中取出的值为多少？说明CPU读取地址067AH中内容的过程。

参考答案：地址067AH=0000 0110 0111 1010B，所以，虚页号为0000011 00B，映射到TLB的第00组，...

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10.问答题 假定一个计算机系统中有一个TLB和一个L1 data cache。该系统按字节编址，虚拟地址16位，物理地址12位；页大小为128B，TLB为四路组相联，共有16个页表项；L1 data cache采用直接映射方式，块大小为4B，共16行。在系统运行到某一时刻时，TLB、页表和L1 data cache中的部分内容（用十六进制表示）如下：

主存（物理）地址如何划分成标记字段、行索引字段和块内地址字段？

参考答案：12位物理（主存）地址中，低2位为块内地址，中间4位为cache行索引，高6位为标记。