假設(shè)數(shù)據(jù)通路中各主要功能單元的操作時(shí)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(shí)鐘周期取存儲器存取時(shí)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(gè)更快？快多少？
（1）單周期方式：每條指令在一個(gè)固定長度的時(shí)鐘周期內(nèi)完成；
（2）多周期方式：每類指令時(shí)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(xiǎn)；數(shù)據(jù)冒險(xiǎn)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(shí)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(xiǎn)。
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僅根據(jù)使用頻度，不考慮其它要求，設(shè)計(jì)出全Huffman操作碼，計(jì)算其平均碼長。
若采用FIFO替換算法，計(jì)算Cache的塊命中率。
如果在程序執(zhí)行過程中訪問一個(gè)頁面，平均要對該頁面內(nèi)的存儲單元訪問1024次，求訪問存儲單元的命中率。
共需要多少個(gè)觸發(fā)器和多少個(gè)與門？
求出流水線的最優(yōu)調(diào)度策略及最小平均延遲時(shí)間和流水線的最大吞吐率。
浮點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)使用的階碼基值re=2，階值位數(shù)q=2，尾數(shù)基值rm=10，尾數(shù)位數(shù)p′=1，即按照使用的二進(jìn)制位數(shù)來說，等價(jià)于p=4。計(jì)算在非負(fù)階、正尾數(shù)、規(guī)格化情況下的最小尾數(shù)值、最大尾數(shù)值、最大階值、可表示的最小值和最大值及可表示數(shù)的個(gè)數(shù)。
按最優(yōu)調(diào)度策略連續(xù)輸入8個(gè)任務(wù)時(shí)，流水線的實(shí)際吞吐率是多少？
當(dāng)存儲系統(tǒng)的訪問效率為0.5時(shí)，計(jì)算命中率和等效訪問周期。
指出主存與Cache之間各個(gè)塊的映象關(guān)系。
如果一條指令的執(zhí)行過程分解為“取指令”和“分析”兩個(gè)階段，并采用兩級流水線。為了采用指令取消技術(shù)，請修改上面的程序。