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1、第一章：1.试述Flynn分类的4种计算机系统结构有何特点。2.假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，KCache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？3.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？（2）假定将处理机的时钟提高到30MHz,但存储器子系统速率不变。这样，毎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，
2、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，试求改进示的处理机性能。4.处理机的时钟30MHz指令类SflCPJ指令氏合比（％）算术和逻辑160髙撞缓存命中的加戟/存備218转移412髙速缓存缺失的存储器仿1可810（1）计算在单处理机上川上述跟踪数据运行程序的平均CPIo（2）根据（1）所得CPI,计算相应的MIPS速率。1、解释图中各控制信号的作用。2、各流水级存放控制信号的流水线寄存器有何弄同？3、设流水线模型机采用loadnij推和数据询推，按吋钟周期画出
3、以下指令序列的时序图，标示出前推示意。loadr2,12（r3）addir4,r2,10andrl,r2,r4storerl,10(r5)4、给岀A.3节PPT中图1.39的BDEPEN控制信号的真值表。DSE指令存储器•■PCOPCODErslrs2MUX译码器WEQlDIADAlQ2A2EXE-WREGMEMrdC/DADOMEM-WREGZEROMUXDIWE0123ZMdonivlCHSZEROALUNIUJdHCIyNuldaSJ::::IBTAKEN半期：1、试分析采用哪种设计方案实现求浮
4、点数除法FPMUL对系统性能提高更大。假定FPMUL操作占整个测试程序执行时间的15%o一•种设计方案是增加专门的FPMUL硬件，可以将FPMUL操作的速度加快到10倍；另一种设计方案是提高所冇FP运算指令的执行速度，使得FP指令的执行速度加快为原来的1.4倍,设FP运算指令在总执行时间中占40%o(3分)解：对这两种设计方案的加速比分别进行计算。增加专门FPDIV硬件方案:Fe=15%=0.15,Se=10Sfpdiv=1/((1-0.15)+0.15/10)=1/0.865=1.156提高所冇FP
5、运算指令速度方案：Fe=40%=0.4,Se=1.6SFP=1/((1-0.4)+0.4/1.4)=1/0.886=1.13增加专门FPDIV硬件方案的加速比更高，对系统性能提高更人。2.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Zo指令bne的控制相关处理采用插入nop指令的策略。(7分)密1-描令存偸郡PADYX/SNsOPCODE-—DSEMUXWE
6、Q1DIADA1Q2A2ISELOADDEPENA详码器MEMrdMEM-WREOZ注dOfHvIzladaad0123ZERO》ALUDlWEMuxCHSBTAKEN带冇内部丽推及load相关暂停功能的流水线处理机设有以下指令序列：Lop：loadrl,100(r3)addir2,rl,10storer2,100(r3)subiccr5,r5,1bner5,lop；如果r5的内容不为0,则转Lop(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“loadrl,100(^3)”指令，在模型机中执
7、行的时序图，标出内部前推示意。(3分)(2)如果以上指令序列在流水线CPU执行，当第2条指令“addir2,rl,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=(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屮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)。(2分)解：(1)I.ccO亠(2)ADEPEN二3或(11)BDEPEN=1或(01)SLD=1(3)Lop：loadrl,1
8、00(r3)subiccrS,r5,1addir2,rl,10bner5,lopstorer2,100(r3)第四章：1、浮点流水线延迟如PPT例4・1,将下面的循环展开并进行指令调度，直到没冇任何延迟。LOOP:LDFO,O(R1);MULDF0,F0,F2;LDF4,0(R2);ADDDF0,F0,F4;SDF0,0(R2);DSUBIR1,R1,#8;DSUBIR2,R2,#8;BNEZR1,RO,LOOP;2、按PPT例4-4小的一段指令代码和记
