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[判断题]

在流水线系统结构中,取指令、执行等操作是顺序执行的。()

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第1题
在一台单流水线多操作部件的处理机上执行下面的程序,取指令、指令译码各需一个时钟周期,MOVE、ADD
和MUL操作各需要2个、3个和4个时钟周期。每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数,在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。 K: MOVE R1,R0 ;R1←(R0) K+1: MUL R0,R2,R1 ;R0←(R2)*(R1) K+2: ADD R0,R3,R2 ;R0←(R3)+(R2) 画出指令执行的流水线时空图,并计算执行完3条指令共需要多少个时钟周期。

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第2题
用一台每个时钟周期发射两条指令的超标量处理机运行下面一段程序。所有指令都要进行取指(IF)、译码

用一台每个时钟周期发射两条指令的超标量处理机运行下面一段程序。所有指令都要进行取指(IF)、译码(ID)、执行、写结果(WB)4个阶段。其中IF、ID、WB这3个阶段各为一个流水段,其延迟时间都为10 ns。在执行阶段,LOAD操作、AND操作各延迟10 ns,ADD操作延迟20 ns,MUL操作延迟30 ns。这4种功能部件各设置一个,它们可以并行工作。ADD部件和MUL部件都采用流水结构,每一级流水线的延迟时间都是10 ns。 I1 LOAD R0,M(A) ;R0←M(A) I2 ADD R1,R0 ;R1←(R1)+(R0) I3 LOAD R2,M(B) ;R2←M(B) I4 MUL R3,R4 ;R3←(R3)×(R4) I5 AND R4,R5 ;R4←(R4)∧(R5) I6 ADD R2,R5 ;R2←(R2)+(R5) ①请列出程序代码中所有的数据相关及其相关类型。 ②假设所有运算型指令都在译码(ID)流水段读寄存器,在写结果(WB)流水段写寄存器,采用顺序发射、顺序完成的调度方法。画出流水线的时空图,计算执行这个程序所用的时间。

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第3题
假设有4级流水线分别完成取指令、指令译码、执行运算、结果写回四步操作,完成各步操作的时间依次为1
00 ns、100 ns、80 ns、50 ns。 试问:(1)流水线的操作周期应设计为多少? (2)若相邻两条指令发生数据相关,而且在硬件上不采取措施,那么第二条指令要推迟多少时问进行? (3)如果在硬件设计上加以改进,至少需推迟多少时间?

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第4题
某指令流水线分为五级,分别完成取址(IF)、译码并取数(ID)、执行(EX)、访存(MEM)、写结果(WR)。设完成

某指令流水线分为五级,分别完成取址(IF)、译码并取数(ID)、执行(EX)、访存(MEM)、写结果(WR)。设完成各阶段操作的时间依次为90 ns、60 ns、70 ns、1 00 ns、50 ns。试问流水线的时钟周期应取何值?若第一条和第二条指令发生数据相关,试问第二条指令需推迟多少时间才能不发生错误?若相邻两条指令发生数据相关,而不推迟第二条指令的执行可采取什么措施?

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第5题
和冯•诺依曼结构相比,哈佛结构最本质的特点是( )。
A、增加了存储器容量

B、增加了一套独立的存储器及相关操作总线

C、提高了处理器的频率

D、增加了指令的数目

E、指令存储和数据存储分开,使用两套独立总线访问

F、计算机内部信息表示不必使用二进制

G、程序无需存储在存储器中

H、存储器中的数据访问和指令读取必须串行进行

I、采用Cache技术来改变存储器访问的串行性

J、采用了流水线技术来改变指令执行的串行性

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第6题
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。假设完成各步操

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。假设完成各步操作的时间依次为100 ns、100 ns、70 ns、50 ns。 (1)流水线的时钟周期应取何值? (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)若相邻两指令发生数据相关,而不推迟第二条指令的执行,可采取什么措施?

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第7题
在遇到一些情况时,必须阻塞或停顿(Stall)指令流水线,否则后续指令将会被流水线错误地执行。这种现

在遇到一些情况时,必须阻塞或停顿(Stall)指令流水线,否则后续指令将会被流水线错误地执行。这种现象称为“流水线冒险(Iiazard)”或“流水线相关”。下列选项中,不属于“流水线冒险”的()。

A.结构冒险

B.数据冒险

C. 指令冒险

D.控制冒险

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第8题
在流水CPu中,将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务,并使各子任务在流水线的各个
过程段并发地执行,从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。试用时空图法证明这个结论的正确性。

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第9题
为保证大多数指令能够在单周期内执行,DSP采用的主要技术是()

A.乘加单元

B.数据地址产生单元

C.流水线

D.哈佛结构

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第10题
可改变程序执行顺序称为程序控制类指令。以下有关分支冒险和分支预测的叙述中,()是正确的。

可改变程序执行顺序称为程序控制类指令。以下有关分支冒险和分支预测的叙述中,()是正确的。

A.程序控制类指令不会由于控制(分支)冒险而产生阻塞

B.每次进行简单(静态)预测的预测结果可能是不一样的

C.动态预测(根据分支指令历史记录进行预测)的成功率能达90%

D.如果预测错误,已取到流水线中的错取指令依然要在流水线中继续执行

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第11题
对于采用了Tomasulo算法和多流出技术的MIPS流水线,考虑以下简单循环的执行。该程序把F2中的标量加
到一个向量的每个元素上。 Loop: L.D F0,0(R1) //取一个数组元素放入F0 ADD.D F4,F0,F2 //加上在F2中的标量 S.D F4,0(R1) //存结果 DADDIU R1,R1,-8 //指针减8(每个数据占8个字节) BNE R1,R2,Loop //若R1不等于R2,表示尚未结束,转移 //到Loop继续 现做以下假设。 ①每个时钟周期能流出一条整数型指令和一条浮点操作指令,即使它们相关也是如此。 ②整数ALU运算和地址计算共用一个整数部件,并且对于每一种浮点操作类型都有一个独立的流水化了的浮点功能部件。 ③指令流出和写结果各占用一个时钟周期。 ④具有动态分支预测部件和一个独立的计算分支条件的功能部件。 ⑤跟大多数动态调度处理器一样,写回段的存在意味着实际的指令延迟会比按序流动的简单流水线多一个时钟周期。所以,从产生结果数据的源指令到使用该结果数据的指令之间的延迟为:整数运算1个周期,load指令2个周期,浮点加法运算3个周期。要求: ①列出该程序前面3遍循环中各条指令的流出、开始执行和将结果写到CDB上的时间。 ②如果分支指令单流出,没有采用延迟分支,但分支预测是完美的。请列出整数部件、浮点部件、数据Cache以及CDB的资源使用情况。

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