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問答題假定某計算機工程師想設(shè)計一個新CPU，一個典型程序的核心模塊有一百萬條指令，每條指令執(zhí)行時間為100ps。若新CPU是一個20級流水線處理器，執(zhí)行上述同樣的程序，理想情況下，它比非流水線處理器快多少？

參考答案： 若在一個20級流水線的處理器上執(zhí)行，理想情況下，每個時鐘周期為：100/20=5ps，所以，程序執(zhí)行時間約為5×10

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1.問答題假定某計算機工程師想設(shè)計一個新CPU，一個典型程序的核心模塊有一百萬條指令，每條指令執(zhí)行時間為100ps。在非流水線處理器上執(zhí)行該程序需要花多長時間？

參考答案：非流水線處理器上執(zhí)行該程序的時間為：100ps×10⁶=100µs.

2.問答題假定有一條MIPS偽指令“Bcmp $t1，$t2，$t3”，其功能是實現(xiàn)對兩個主存塊數(shù)據(jù)的比較，$t1和$t2中分別存放兩個主存塊的首地址，$t3中存放數(shù)據(jù)塊的長度，每個數(shù)據(jù)占四個字節(jié)，若所有數(shù)據(jù)都相等，則將0置入$t1；否則，將第一次出現(xiàn)不相等時的地址分別置入$t1和$t2并結(jié)束比較。若$t4和$t5是兩個空閑寄存器，請給出實現(xiàn)該偽指令的指令序列，并說明在類似于P.185圖6.32的多周期數(shù)據(jù)通路中執(zhí)行該偽指令時要用多少時鐘周期。

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3.問答題對于多周期CPU的異常和中斷處理，除數(shù)為0、溢出、無效指令操作碼、無效指令地址、無效數(shù)據(jù)地址、缺頁、訪問越權(quán)和外部中斷， CPU在哪些指令的哪個時鐘周期能分別檢測到這些異?；蛑袛?？

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4.問答題微程序控制器容量為1024×48位，微程序可在整個控存內(nèi)實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，反映所有指令執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的有限狀態(tài)機中有4個分支點，微指令采用水平格式，微地址由專門的下地址字段確定。請設(shè)計微指令的格式，說明各字段有多少位？為什么？

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5.問答題對于多周期MIPS處理器，假定將訪問數(shù)據(jù)的過程分成兩個時鐘周期可使時鐘頻率從4.8GHz提高到5.6GHz，但會使得lw和sw指令增加時鐘周期數(shù)。已知基準(zhǔn)程序CPUint 2000中各類指令的頻率為：Load：25%，Store：10%，Branch：11%，Jump：2%，ALU：52%。以基準(zhǔn)程序CPUint 2000為標(biāo)準(zhǔn)計算時鐘頻率提高后處理器的性能提高了多少？若將取指令過程再分成兩個時鐘周期，則可進(jìn)一步使時鐘頻率提高到6.4GHz，此時，時鐘頻率的提高是否也能帶來處理器性能的提高？為什么？

參考答案：