第五章 标量处理机
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一、简答： 1.指令执行过程采用顺序方式、一次重叠方式和流水线方式，它们的主要差别是什么？各有什么优点和缺点？ |
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| 2.假设一条指令的执行过程分为"取指令"、"分析"和"执行"三段，每一段的时间分别为
t、2 t和3 t。在下各种情况下，个别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。 （1）顺序执行方式。 （2）仅"取指令"和"执行"重叠。 （3）"取指令"、"分析"和"执行"重叠。 |
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| 3.在流水线处理机中，可能有哪几种操作数据相关？这几种相关分别发生在什么情况下？解决操作数相关的基本方法有哪几种？ | |||||||||||||||
| 二、计算题 | |||||||||||||||
比较度为（m，n）的超流水线超标量处理机与度为（1，1）的基准表量处理机的性能。在下述限制情况下，试分析下面公式的加速比表达式S（m，n）： （1）在1≤m≤4和1≤n≤6的范围内，对加速比S(m,n)最大化后的最佳流水线段数是多少？ （2）阻碍超标量度m增长的实际限制是什么？ （3）阻碍超流水度n增长的实际限制是什么？ |
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| 三、应用题 | |||||||||||||||
| 1.在一台每个时钟周期发射两条指令的超标量处理机上运行下面一段程序。所有指令都要经过"取指令"、"译码"、"执行"和"写结果"4个阶段，其中，"取指令"、"译码"和"写结果"三个阶段各为一个流水段，其延迟时间都为10ns。在"执行"阶段，LOAD操作和AND操作各延迟10ns，ADD操作延迟20ns，MUL操作延迟30ns，4种操作部件各设置一个。ADD部件和MUL部件都采用流水线结构，每一级流水线的延迟时间都为10ns。 n1 ：LOAD R0, A ；R0←主存(A)单元 n2 ：ADD R1, R0 ；R1←（R1）＋（R0） n3 ：LOAD R2, B ；R2←主存(B)单元 n4 ：MUL R3, R4 ；R3←（R3）×（R4） n5 ：AND R4, R5 ；R4←（R4）∧（R5） n6 ：ADD R2, R5 ；R2←（R2）＋（R5） 列出这个程序中所有的数据相关，包括写读数据相关、读写数据相关和写写数据相关。 |
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| 2. 对于上题所示情况，如果所有运算型指令都在"译码"流水段读寄存器，在"写结果"流水段写寄存器，采用顺序发射顺序完成调度方法，画出流水线的时空图，并计算执行这个程序所用的时间。 | |||||||||||||||
