发布时间 : 星期四 文章计算机组成原理-第四版课后习题答案(完整版)更新完毕开始阅读
四步操作，
今假设完成各步操作的时间依次为100ns,100ns,80ns,50ns。 请问：（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
推迟多少时间进行。
（3）如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？ 解：
(1) 流水线的操作时钟周期 t应按四步操作中最长时间来考虑, 所以t=100ns；
(2) 两条指令发生数据相关冲突情况：: ADD R1,R2,R3 ; R2+R3→R1 SUB R4,R1,R5 ; R1-R5→R4 两条指令在流水线中执行情况如下表所示:
ADD指令在时钟4时才将结果写入寄存器R1中, 但SUB指令在时
钟3时就需读寄存器R1了，显然发生
数据相关，不能读到所需数据，只能等待。如果硬件上不采取措施,第2条指令SUB至少应推迟2个
操作时钟周期，即t=2×100ns=200ns；
(3)如果硬件上加以改进(采取旁路技术),这样只需推迟1个操作时钟周期就能得到所需数据， 即t=100ns。
15．用定量描述法证明流水计算机比非流水计算机具有更高的吞吐率。
解：衡量并行处理器性能的一个有效参数是数据带宽（最大吞吐量），它定义为单位时间内可以产生 的最大运算结果个数。
设P1是有总延时T1的非流水处理器，故其带宽为1/T1。又设Pm是相当于P1 m 段流水处理器延迟时 间Tr，故Pm的带宽为1/（Tc+Tr）。如果Pm是将P1划分成相同延迟的若干段形成的，则T1≈mTc 因
此P1的带宽接近于1/mTc，由此可见，当mTc>Tc+Tr满足时，Pm比P1具有更大的带宽。
16. 流水线中有三类数据相关冲突：写后读（RAW）相关；读后写（WAR）相关；写后写
（WAW）相关。判断以下三组指令各存在哪种类型的数据相关。 (1) I1 LAD R1，A ； M（A）→R1，M（A）是存储器单元 I2 ADD R2，R1 ；（R2）+（R1）→R2 (2) I3 ADD R3，R4 ；（R3）+（R4）→R3 I4 MUL R4，R5 ；（R4）×（R5）→ R4
(3) I5 LAD R6，B ； M（B）→R6，M（B）是存储器单元 I6 MUL R6，R7 ；（R6）×（R7）→ R6
解：（1）写后读（RAW）相关；
（2）读后写（WAR）相关，但不会引起相关冲突； （3）写后读（RAW）相关、写后写（WAW）相关
17．参考教科书图5.42所示的超标量流水线结构模型，现有如下6条指令序列：
I1 LAD R1, B; M(B) → R1,M(B)是存储器单元 I2 SUB R2, R1; (R2)－(R1) → R2 I3 MUL R3, R4; (R3)×(R4) → R3 I4 ADD R4, R5; (R4)＋(R5) → R4
I5 LAD R6, A; M(A) → R6,M(A)是存储器单元 I6 ADD R6, R7; (R6)＋(R7) →R6
请画出：（1） 按序发射按序完成各段推进情况图。 （2） 按序发射按序完成的流水线时空图。 解：（1）
(2)
第六章
1．比较单总线、双总线、三总线结构的性能特点。
3. 用异步通信方式传送字符\和\，数据有7位，偶校验1 位。