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CPU的结构与功能.ppt 47页
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CPU的结构与功能
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四、流水线性能
吞吐率：单位时间内 流水线所完成指令或输出结果的数量。
n：任务数 Tk：处理完成n个任务所用的时间 2. 加速比S：
m 段的 流水线的速度 与等功能的 非流水线的速度 之比。 Ts：顺序执行所用的时间 Tk：使用流水线后所用的时间 由于流水线有 建立时间 和 排空时间 因此各功能段的 设备不可能 一直 处于 工作 状态
流水线中各功能段的 利用率 3.
mΔt 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 …
n T时间 S空间 空间 S4 S3 S2 S1 (n-1) Δt 流水线各段处于工作时间的时空区 流水线中各段总的时空区
m(m + n -1) Δt
1.各段时间均相等的流水线 2.各段时间不相等的流水线 1、在CPU中，跟踪后继指令地址的寄存器是（ ）。
A.指令寄存器
B.程序计数器
C.地址寄存
D.状态条件寄存器
2、CPU主要包括（ ）。
B.控制器、 运算器、cache
C.运算器和主存
D.控制器、ALU和主存
3、指令周期是指（
A.CPU从主存取出一条指令的时间
B.CPU执行一条指令的时间
C.CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间
D.时钟周期时间
4、指令寄存器的作用是（ ）。
A.保存当前指令的地址
B.保存当前正在执行的指令
C.保存下一条指令
D.保存上一条指令
5、计算机操作的最小单位时间是______。 A．时钟周期；　　B．指令周期；　C．CPU周期；D．中断周期
6、假设寄存器R中的数为200，主存地址为200和300的存储单元中存放的内容分别是300和400，若访问到的操作数为200，则所采用的寻址方式为(??????)。 A.立即寻址#200??????????????????
?B.寄存器间接寻址(R) C.存储器间接寻址(200)????????????????D.直接寻址200 7、指令格式是指令字用二进制代码表示的结构形式，通常由 ____字段和 ____字段组成。 8、从指令系统的角度看，当前的计算机指令系统结构分为_______ _和_____
9、形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是
?寻址，遇到转移指令时
寻址。 10、RISC指令系统的最大特点是：只有
指令访问存储器，其余指令的操作均在寄存器之间进行。 1、衡量流水线性能的主要指标有：　　、　　和　　三个。 2、某型计算机系统的微处理器的主频为100MHZ，四个时钟周期组成一个机器周期，平均三个机器周期完成一条指令，则它的机器周期为(?????)ns。 A.40??????????????B.50
C.80??????????????D.100 3、当连续处理的任务数远远大于流水线的段数时，流水线的加速比接近于　　　　。 A.连续处理的任务数
B.流水线的段数
C.时钟周期　 D.最大吞吐率
4、采用流水方式后的工作速度与等效的顺序串行方式的工作速度之比称为　　　　　。 A、最大吞吐率　
B、实际吞吐率
C、加速比　
D、效率 5、现有四级指令流水线，分别完成取指、取数、运算、传达结果四步操作。若完成上述操作的时间依次为9ns，10ns,6ns,8ns。则流水线的操作周期应设计为
D.10 6、CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫
，它通常包含若干个
，而后者又包含若干个
C。 7、若流水线把一条指令分为取指、分析和执行三个部分，且三部分的时间分别是t取指=2ns，t分析=2ns，t执行=1ns，则100条指令全部执行完毕需____ns。
D、203 8、若每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。己知取指时间t取指＝4△t，分析时间t分析＝3△t，执行时间t执行＝5△t。如果按串行方式执行完100条指令需要 （1） △t。如果按照流水方式执行，执行
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计算机组成原理试题1及答案
16. 设变址寄存器为X ，形式地址为D ，（X ）表示寄存器X 的内容，则变址寻址方式的有效地址为______。
17. 微程序存放在______中。C
A. 控制存储器
C.指令寄存器
18. 外存储器与内存储器相比，外存储器______。
A . 速度快，容量大，成本高
速度慢，容量大，成本低
C . 速度快，容量小，成本高
D . 速度慢，容量大，成本高
19. 下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。
一旦有中断请求出现，CPU 立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求
B . CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序
C . 中断方式一般适用于随机出现的服务
D . 为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作
20. 周期挪用方式多用于______方式的输入输出中。
二、 填空题（每空1分，共20分）
1. 计算机软件一般分为两大类：一类叫
, 另一类叫
。数据库管理系统属于
类。 2. 一位十进制数，用BCD 码表示需
位二进制码 ，用ASCII 码表示需
位二进制码。 3. 虚拟存储器指的是
层次，它给用户提供了一个比实际
空间大的多的
4. CPU能直接访问
，但不能直接访问磁盘和光盘。
5. 流水CPU 中的主要问题是
相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。
6. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在
两方面进行扩充才能满足实际需求。
为了运算器的高速性，采用了
等并行技术措施。
8. 由于数据通路之间的结构关系，微操作可分为
9. 操作控制器的功能是根据指令操作码和
，产生各种操作控制信号，从而完成
和执行指令的控制。
1．①系统软件
②应用软件
③系统软件
3. ①主存---外存
③虚拟地址
4. ①cache
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主屏尺寸4.7英寸
电池容量1715mAh
主屏分辨率像素
电池类型不可拆卸式电池
后置摄像头1200万像素
CPU频率1.8GHz
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CPU类型苹果 A9+M9协处理...
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性能配置7.6
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确定要取消此次报名，退出该活动？基于ORBIS32指令集的五级流水线CPU设计--《吉林大学》2016年硕士论文
基于ORBIS32指令集的五级流水线CPU设计
【摘要】：近年来国内对CPU的研究日益增多,也有着许多开源CPU架构以及开源CPU产品。基于开源的CPU架构设计一款自主可控的CPU是本文的主要思路。这样做的好处是:一是指令集和工具链被大多人使用,二是可以根据自身需求自主地定制CPU。本次的设计从CPU指令集开始,我们研究了ORBIS32指令集规律。根据规律我们设计了CPU的译码模块,通过译码模块译码出控制信号和操作数地址。同时在译码模块中对分支跳转、ALU计算、LSU访问做了很多的前置优化。我们还重新设计了ALU模块,将ALU的功能模块划分成多个子模块便于ASIC的替换。在设计寄存器回写信号的时候,我们同时也设计了回写信号TAG,用来控制流水线暂停的处理。在LSU操作即访存操作模块,我们设计了访存流水线,使CPU在访存阶段不需要暂停。针对于CPU设计过程中的几个关键问题,我们做了具体的分析。根据实验的结果,我们很好的解决了数据相关、Load-used数据相关和分支跳转的问题。我们通过设计巧妙的汇编程序来测试这些问题。通过设计回写数据TAG,用来对乘法计算、访存阶段以及其他不能在执行阶段得到结果的运算作流水线暂停判断。最后,我们利用软件测试的方法对CPU进行了可测试性设计。我们设计了自检测的汇编程序集用来做测试激励以及参考模型。我们设计了检测器用来检测最终的结果。通过实验的检测,我们已经完成了CPU设计的测试部分,验证了CPU的功能。
【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TP332
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计算机组成原理试题1及答案
计算机组成原理试题1及答案
16. 设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，则变址寻址方式的有效地址为______。
17. 微程序存放在______中。C
A.控制存储器
C.指令寄存器
18. 外存储器与内存储器相比，外存储器______。
A. 速度快，容量大，成本高
速度慢，容量大，成本低
C. 速度快，容量小，成本高
D.速度慢，容量大，成本高
19. 下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。
一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求
B. CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序
C. 中断方式一般适用于随机出现的服务
D. 为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作
20. 周期挪用方式多用于______方式的输入输出中。
C. 程序传送
二、 填空题（每空1分，共20分）
1.计算机软件一般分为两大类：一类叫
。数据库管理系统属于
类。 2.一位十进制数，用BCD码表示需
位二进制码 ，用ASCII码表示需
位二进制码。 3. 虚拟存储器指的是
层次，它给用户提供了一个比实际
空间大的多的
4. CPU能直接访问
，但不能直接访问磁盘和光盘。
5. 流水CPU中的主要问题是
相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水畅通而不断流。
6.由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在
两方面进行扩充才能满足实际需求。
7. 为了运算器的高速性，采用了
等并行技术措施。
8. 由于数据通路之间的结构关系，微操作可分为
9. 操作控制器的功能是根据指令操作码和
，产生各种操作控制信号，从而完成
和执行指令的控制。
1．①系统软件
②应用软件
③系统软件
3. ①主存---外存
③虚拟地址
4. ①cache
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