假設(shè)數(shù)據(jù)通路中各主要功能單元的操作時間為:存儲單元:200ps;ALU和加法器:100ps;寄存器堆讀口或?qū)懣冢?0ps。程序中指令的組成比例為:取數(shù)25%、存數(shù)10%、ALU52%、分支11%、跳轉(zhuǎn)2%。假設(shè)時鐘周期取存儲器存取時間的一半,MUX、控制單元、PC、擴(kuò)展器和傳輸線路等的延遲都忽略不計(jì),則下面的實(shí)現(xiàn)方式中,哪個更快?快多少?
(1)單周期方式:每條指令在一個固定長度的時鐘周期內(nèi)完成;
(2)多周期方式:每類指令時鐘數(shù):取數(shù)-7,存數(shù)-6,ALU-5,分支-4,跳轉(zhuǎn)-4;
(3)流水線方式:取指1、取指2、取數(shù)/譯碼、執(zhí)行、存取1、存取2、寫回7段流水線;沒有結(jié)構(gòu)冒險;數(shù)據(jù)冒險采用“轉(zhuǎn)發(fā)”技術(shù)處理;load指令與后續(xù)各指令之間存在依賴關(guān)系的概率分別1/2、1/4、1/8、…;分支延遲損失時間片為2,預(yù)測準(zhǔn)確率為75%;不考慮異常、中斷和訪問失效引起的流水線冒險。
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設(shè)計(jì)8位字長的寄存器—寄存器型指令3條,16位字長的寄存器一存儲器型變址尋址方式指令4條,變址范圍不小于正、負(fù)127。請?jiān)O(shè)計(jì)指令格式,并給出指令各字段的長度和操作碼的編碼。
考慮題目全部要求,設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)用的操作碼形式,并計(jì)算其操作碼的平均碼長。
若Cache的4個塊號為C0、C1、C2和C3,列出程序執(zhí)行過程中的Cache塊地址流。
畫出其中一組的邏輯圖。
若采用LRU替換算法,計(jì)算Cache的塊命中率。
指出訪存操作數(shù)地址尋址的最大相對位移量為多少個字節(jié)?
若傳送106個文字符號,且每個文字符號后均自動跟一個空格,按最短的編碼,共需傳送多少個二進(jìn)制位?若傳送波特率為9600bPS,共需傳送多少時間?
共需要多少個觸發(fā)器和多少個與門?
按最優(yōu)調(diào)度策略連續(xù)輸入8個任務(wù)時,流水線的實(shí)際吞吐率是多少?
寫出N=8的蝶式置換的互連函數(shù),如采用Omega網(wǎng)絡(luò),則需幾次通過才能完成此變換?畫出Omega網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)此變換的控制狀態(tài)圖。