计算机组成与设计第五版答案

解决方案4第4章解决方案S-34.1 4.1.1信号值如下：RegWrite MemReadALUMux MemWrite aloop RegMux Branch 0 0 1（Imm）1 ADD X 0 ALUMux是控制ALU输入处Mux 的控制信号，0（Reg）选择寄存器文件的输出，1（Imm）从指令字中选择立即数作为第二个输入。以铝合金为控制信号，控制Mux输入寄存器文件，0（ALU）选择ALU的输出，1（Mem）选择存储器的输出。X值表示“不关心”（不管信号是0还是1）4.1.2除了未使用的寄存器4.1.3分支添加单元和写入端口：分支添加，寄存器写入端口没有输出：无（所有单元都生成输出）4.2 4.2.1第四条指令使用指令存储器、两个寄存器读取端口、添加Rd和Rs的ALU，寄存器中的数据存储器和写入端口。4.2.2无。可以使用此指令实现现有的块。4.2.3无。此指令可以在不添加新的控制信号的情况下实现。它只需要改变控制逻辑。4.3 4.3.1时钟周期时间由关键路径决定。对于给定的延迟，它正好得到加载指令的数据值：I-Mem（读取指令）、Regs（长于控制时间）、Mux（选择ALU）输入）、ALU、数据存储器和Mux（从内存中选择要写入寄存器的值）。这个路径的延迟是400ps吗？200秒？第30页？120秒？350马力？第30页？1130马力。1430马力（1130

马力？300 ps，ALU在关键路径上）。4.3.2第4.3.2节加速度来自于时钟周期时间和程序所需时钟周期数的变化：程序要求的周期数减少了5%，但循环时间是1430而不是1130，所以我们的加速比是（1/0.95）*（1130/1430）？0.83，这意味着我们实际上在减速。S-4第4章解决方案4.3.3成本始终是所有组件（不仅仅是关键路径上的组件）的总成本，因此原处理器的成本是I-Mem、Regs、Control、ALU、D-Mem、2个Add单元和3个Mux 单元，总成本是1000？200？500？100？2000年？2*30？3*10？3890我们将计算与基线相关的成本。相对于此基线的性能是我们先前计算的加速，相对于基线的成本/性能如下：新成本：3890？600？4490相对成本：4490/3890？1.15性价比：1.15/0.83？1.39条。我们必须付出更高的代价来换取更差的性能；成本/性能比未经修改的处理器差得多。4.4 4.4.1 i-Mem比加法单元长，因此时钟周期时间等于i-memory:200 ps 4.4.2本指令的关键路径是通过指令存储器获得f集，符号扩展和移位t-lef t-2，加上单位来计算新的PC。Mux选择哪个值代替PC？4注意，通过另一个加法单元的路径较短，因为I-Mem的延迟比加法单元的延迟长。我们有：200秒？15磅？10磅？70秒？20秒？315 ps4.4.3

条件分支和无条件分支具有相同的长延迟路径来计算分支地址。此外，它们还有一个长延迟路径，通过寄存器、Mux和ALU计算PCSrc条件。关键路径是这两条路径中较长的一条。对于这些路径，通过PCSrc的路径具有更长的延迟：200ps？90秒？20秒？90秒？20秒？420 ps4.4.4 PC相关分支机构。4.4.5 PC相对无条件分支指令。我们在c部分看到，这不是条件分支的关键路径，它只在PC相关分支上需要。注意，MIPS没有实际的无条件分支（bnezero、zero和Label扮演这个角色，所以不需要无条件分支操作码），所以对于MIPS，这个问题的答案实际上是“None”。4.4.6在这两条指令（bne和ADD）中，bne的关键路径较长，决定了时钟周期时间。注意ADD的每条路径都小于或等于BNE 的相应路径，因此第4章中解决方案S-5中的单位延迟变化不会影响这一点。因此，我们关心的是单元的延迟如何影响BNE的关键路径，而这个单元不在关键路径上，所以这个单元成为关键的唯一方法就是增加它的延迟，直到它通过符号扩展、移位lef T和分支加法。地址计算的路径比PCSrc通过寄存器、Mux和ALU的路径长。Regs、Mux和ALU 的延迟为200ps，符号扩展、移位t-lef t-2和加法的延迟为95ps，因此移位t-lef t-2的延

迟必须增加105 ps或更高，才能达到时钟周期时间。4.5 4.5.1数据存储器由LW和SW 指令使用，所以答案是：25%？10%？35%4.5.2符号扩展电路实际上在每个循环中计算一个结果