计算机组成原理复习题库流水线题

4.假设指令流水线分取指（IF）、译码（ID）、 执行（EX）、回写（WR）四个过程段，共 有10条指令连续输出此流水线。
（1）画出指令周期流程。
（2）画出非流水线时空图。
（3）画出流水线时空图。
（4）假设时钟周期为100 ns，求流水线的实 际吞吐量（单位时间执行完毕的指令数）。
（5）求该流水处理器的加速比。
5.流水线中有三类数据相关冲突：写后读相关（Read After Write, RAw），读后写相关（ Write After Read, WAR），写后写相关（ Write After Write, WAW）。 判断下面三组指令各存在哪种类型的数据相关。
（1）I1 I2
（2）I3 I4
（3）I5 I6
11.今有四级流水线，分别完成取指（IF）、译码并 取数（ID）、执行（EX）、写结果（WR）四个 步骤。假设完成各步骤的时间依次为100 ns、 100ns、 70 ns、50ns。
（1）流水线的时钟周期应取多少？
（2）若相邻的指令发生数据相关，那么第二条指令 安排推迟多少时间才能不发生错误？
（3）若相邻的指令发生数据相关，而不推迟第二条 指令的执行，可采取什么措施？
SUB R1，R2，R3 ；(R2) - (R3)
R1
பைடு நூலகம்
ADD R4，R5，R1 ；(R5) + (R1)
R4
STA M，R2 ；(R2) M, M为存储单元
ADD R2 ，R4，R5；(R4) + (R5)
R2
MUL R3，R2，R1 ；(R2)* (R1)
R3
SUB R3 ，R4，R5；(R4) - (R5)
计算机组成原理复习题库流水线题
2.某 CPU 的主频为8MHz,若已知每个机器周 期平均包含4个时钟周期,该机的平均指令执 行速度为0.8MIPS,试求该机的平均指令周期 及每个指令周期含几个机器周期?若改用时 钟周期为0.4us的CPU芯片,则计算机的平均 指令执行速度为多少MIPS?若要得到平均每 秒40万次的指令执行速度,则应采用主频为 多少的芯片?
3.某计算机的主频为4MHz, 各类指令的平均执行时 间和使用频率如下表所示,试计算该机的速度(单位 用MIPS表示),若上述CPU芯片升档为6MHz,则该 机的速度又为多少?
指令类别
存取 加、减、比较、转移 乘除
平均指令执行时间 0.6us
0.8us
10us
使用频率
35%
50%
5%
其他 1.4us 10%
R3
6.什么是指令流水?画出指令二级流水和四级 流水的示意图，它们中的哪个更能提高处理 器的速度，为什么?
7.当遇到什么情况时，流水线将受阻?举例说 明。
8.写一组指令序列，说明因数据相关会影响该 程序的执行结果。
9.举例说明流水线中的几种数据相关。
10.假设指令流水线分8个过程段，若每个过程段所 需的时间为T，试问完成100条指令共需多少时间？