应用流水线技术到Beta计算机.pdfVIP

第1页（共18页） 显示所有答案 隐藏所有答案 应用流水线技术到Beta计算机 ★ 代表在时间允许的情况下选择用来在本部分中讨论的问题。 问题1. Beta计算机快速问答。 A ．★在5阶段流水线Beta计算机中，硬件会在什么时候利用其功能将NOP插入到处在指令提取 （IF） 阶段的指令流中（利用由取消指令提取控制的多路选择器）？ 隐藏答案 在取消分支延迟槽中的指令时，NOP才会被插入到指令提取 （IF）阶段中，因为某个分支发 生了，或是在因为ALU或者MEM阶段出现的故障而需要清洗流水线时。 B．★在5阶段流水线Beta计算机中，硬件会在什么时候利用其功能将NOP插入到处在ALU阶段的指 令流中（利用由取消指令提取控制的多路选择器）？ 隐藏答案 如果MEM阶段产生了一个故障 （比如，非法的存储器地址），就需要将当前处在ALU阶段的 指令丢弃，此时硬件是通过取代某个NOP来实现的。注意：MEM阶段所产生的故障会导致 丢弃当前处在IF、RF和ALU阶段的所有指令，因为它们在逻辑上都是在产生故障的指令之后 才会出现的。 C ．★Ben Bitdiddle正在考虑如何修改5阶段流水线Beta计算机，他添加了一条指令“Jump if Memory Zero （如果存储单元内容为0，则进行跳转）”，该指令（JMZ ）可以提取存储单元的内容；如 果被提取的值为0，则进行跳转。在这个修改后的5阶段流水线Beta计算机中，总共有多少个分支 延迟槽跟在JMZ指令后面？ 隐藏答案 在指令到达WB （写回）阶段之前，被JMZ访问的存储单元内容是不可用的。如果此时产生 了跳转决定，则处在MEM、ALU 、RF和IF阶段中的指令都已经被提取——所以总共需要4个 分支延迟槽。 D．假设下列代码运行在某个Beta实现方案中，该Beta实现方案带有5阶段流水线、完全旁路和一个 带有取消功能的分支延迟槽。 PUSH (R1) PUSH (R2) LD (BP,-12,R0) LD (BP,-16,R1) CMPEQ (R0,R1,R2) BT (R2,L1) 在执行CMPLEC时，假设没有产生中断，那么R0的值来自哪里？R1的值又来自哪里？（应该从 寄存器文件或者从某个流水线阶段的旁路来进行选择） 隐藏答案 指令CMPEQ一直暂停在RF阶段，直到R0和R1的值都可用时为止。R1的值一直到第二条LD 指令到达WB阶段时才可用，此时，第一条LD指令的结果已被写入到寄存器文件中。所以R0 来自寄存器文件，而R1来自WB阶段的旁路。 E．★下列哪个流水线冒险显然不能处理，并且旁路也不会产生任何性能成本? 2002年4月16日 第2页（共18页） A ．在连续ALU指令之间共享一个寄存器； B．BR指令后面紧跟的是利用该BR指令的一条ALU指令； C．LD指令后面紧跟的是利用该LD指令的一条ALU指令； D．由被调用过程中的第一条指令来访问LP； E．由中断处理程序中的第一条指令来访问XP 。 隐藏答案 答案为（C ）。因为来自LD指令的数据直到WB阶段时才可用，所以旁路技术没有什么用。 F．★分支延迟槽数反应了： A ．指令提取阶段与跳转决定产生阶段之间的距离； B．写回阶段与跳转决定产生阶段之间的距离； C．流水线的总长度； D．指令提取阶段在流水线中的位置。 E．从数据存储器中执行一次提取时所需要的周期数。 隐藏答案 答案为 （A ）。分支延迟槽数与紧跟在某个分支后面的指令数有关，它们在跳转决定产生之前被 流水线提取。 问题2. 输入