画出指令执行过程的流水线时空图，并计算完成这3条指令共需要多少个时钟周期？

问答题

在一台单流水线多操作部件的处理机上执行下面的程序，每条指令的取指令、指令译码需要一个时钟周期，MOVE、ADD和MUL操作分别需要2个、3个和4个时钟周期，每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数，在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。

画出指令执行过程的流水线时空图，并计算完成这3条指令共需要多少个时钟周期？

参考答案： 由题意可认位该指令流水线由六个功能段取指、译码、取数、运一、运二和存数等组成，则程序指令执行过程的流水线时空图如下图所示...

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1.问答题 在一台单流水线多操作部件的处理机上执行下面的程序，每条指令的取指令、指令译码需要一个时钟周期，MOVE、ADD和MUL操作分别需要2个、3个和4个时钟周期，每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数，在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。

在程序实际执行过程中，哪几种数据相关会引起流水线停顿？

参考答案：在程序实际执行过程中，二种数据相关会引起流水线停顿。一是“先写后读”相关，k指令对R1的写在程序执行开始后的第四个时钟；...

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2.问答题 在一台单流水线多操作部件的处理机上执行下面的程序，每条指令的取指令、指令译码需要一个时钟周期，MOVE、ADD和MUL操作分别需要2个、3个和4个时钟周期，每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数，在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。

就程序本身而言，可能有哪几种数据相关？

参考答案：就程序本身而言，可能有三种数据相关。若3条指令顺序流动，则k指令对R1寄存器的写与k+1指令对R1寄存器的读形成的&ld...

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3.问答题某工作站采用时钟频率为15MHz、处理速率为10MIPS的处理机来执行一个测试程序。假定每次存储器存取为1个时钟周期。假定将处理机的时钟频率提高到30MHz，但存储器的工作速率不变，这样，每次存储器存取需要2个时钟周期。如果30％指令每条只需要一次存储器存取操作，另外5％指令每条需要二次存储器存取操作，假定测试程序的指令数不变，并与原工作站兼容，试求改进后的处理机的CPI。

参考答案：

4.问答题某工作站采用时钟频率为15MHz、处理速率为10MIPS的处理机来执行一个测试程序。假定每次存储器存取为1个时钟周期。此计算机的有效CPI是多少？

参考答案：

5.问答题 用一台80MHz处理机执行标准测试程序，它包含的指令数和相应的平均时钟周期数如表1-10所示，求该处理机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。

参考答案：

6.问答题 有一台计算机，不同类型指令在理想Cache（无访问失败）与实际Cache（有访问失败）两种情况下的性能如下表。求理想Cache相对于实际Cache的加速比？

参考答案：

7.问答题假定某计算机所有指令都可用两个总线周期完成，一个总线周期用来取指令，另一个总线周期用来存取数据。总线周期为250ns，因而，每条指令的执行时间为500ns。若该计算机中配置的磁盘上每个磁道有16个512字节的扇区，磁盘旋转一圈的时间是8.192ms，则采用周期挪用法进行DMA传送时，总线宽度为8位和16位的情况下该计算机指令执行速度分别降低了百分之几？

参考答案：

8.问答题假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。直接寻址的“存储器-存储器”SS型加法指令在无磁盘I/O操作打扰时的执行时间为多少？当磁盘I/O操作与一连串这种SS型加法指令执行同时进行时，则这种SS型加法指令的最快和最慢执行时间各是多少？（假定采用多周期处理器方式，CPU时钟周期等于主存周期）

参考答案：

9.问答题假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。当磁盘按最大数据传输率与主机交换数据时，主存频带空闲百分比是多少？

参考答案：

10.问答题假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。磁盘读写数据时的最大数据传输率是多少？

参考答案：磁头旋转一周所需要的时间为：60s/3000=20ms
所以读完单个数据块所需时间为：（20–2x...

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