作业3、4、6、7 俞天灿.

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1 作业3、4、6、7 俞天灿

2 这里ALU指令包括：加、减、乘、载入立即数、条件分支、与、或
Lucas Swim 算术平均 载入 10.6% 9.1% 9.85% 存储 3.4% 1.3% 2.35% 加 11.1% 24.4% 17.75% 减 2.1% 3.8% 2.95% 乘 1.2% - 0.60% 比较 载入立即数 1.8% 9.4% 5.60% 条件分支 0.6% 0.95% 条件移动 跳转 调用 返回 移位 1.9% 与 0.90% 或 1.0% 7.2% 4.10% 异或 其他逻辑 载入浮点 16.2% 16.8% 16.50% 存储浮点 18.2% 5.0% 11.60% 加浮点 8.2% 9.0% 8.60% 减浮点 7.6% 4.7% 6.15% 乘浮点 6.9% 8.15% 除浮点 0.3% 0.15% 移动寄存器-寄存器浮点 0.9% 1.35% 比较浮点 0.8% 0.40% 条件移动浮点 其他浮点 1.6% 0.80% 参考书上P395～P396表格A-14 作业3、4 – A3 题目中表格里的“其他浮点”，应该是指在表格A-14 给出的指令中不能被归为本题表格里列出的其他指令 类型的指令，这些指令归为“其他浮点”。 ALU指令占比 这里ALU指令包括：加、减、乘、载入立即数、条件分支、与、或 17.75%+2.95%+0.60%+5.60%+0.95%+0.90%+4.10%=32.85% 载入-存储指令占比 这里载入-存储指令包括：载入、存储 9.85%+2.35%=12.20% 浮点加占比 这里浮点加指令包括： 加浮点、减浮点 8.60%+6.15%=14.75% 条件分支指令占比 这里条件分支指令包括：条件分支 0.95% 浮点除占比 这里浮点除指令包括： 除浮点 0.15% 浮点乘占比 这里浮点乘指令包括：乘浮点 8.15%

3 这里载入-存储浮点指令包括：载入浮点、存储浮点 16.50%+11.60%=28.1%
Lucas Swim 算术平均 载入 10.6% 9.1% 9.85% 存储 3.4% 1.3% 2.35% 加 11.1% 24.4% 17.75% 减 2.1% 3.8% 2.95% 乘 1.2% - 0.60% 比较 载入立即数 1.8% 9.4% 5.60% 条件分支 0.6% 0.95% 条件移动 跳转 调用 返回 移位 1.9% 与 0.90% 或 1.0% 7.2% 4.10% 异或 其他逻辑 载入浮点 16.2% 16.8% 16.50% 存储浮点 18.2% 5.0% 11.60% 加浮点 8.2% 9.0% 8.60% 减浮点 7.6% 4.7% 6.15% 乘浮点 6.9% 8.15% 除浮点 0.3% 0.15% 移动寄存器-寄存器浮点 0.9% 1.35% 比较浮点 0.8% 0.40% 条件移动浮点 其他浮点 1.6% 0.80% 参考书上P395～P396表格A-14 作业3、4 – A3 题目中表格里的“其他浮点”，应该是指在表格A-14 给出的指令中不能被归为本题表格里列出的其他指令 类型的指令，这些指令归为“其他浮点”。 载入-存储浮点 这里载入-存储浮点指令包括：载入浮点、存储浮点 16.50%+11.60%=28.1% 其他浮点 这里其他浮点指令包括：移动寄存器-寄存器浮点、 比较浮点、条件移动浮点、其他浮点 1.35%+0.40%+0.40%+0.80%=2.95% CPI 𝐶𝑃𝐼=1.0×32.85%+1.4×12.20%+2.0×0.95%×60% +1.5×0.95%×40%+6.0×8.15%+4.0×14.75% +20×0.15%+1.5×28.1%+2.0×2.95%=2.106

4 作业3、4 – A7 - a 答案不唯一，言之有理即可

5 作业3、4 – A8 - a 如果能设计出一种编码方案，就认为可以拥有该指令编码 1、三个两地址指令 指令码（2位） 地址码（5位） 地址码（5位） 前2位余下1种选择 2、三十个单地址指令 指令码（2位，不能变动了） 指令码（5位） 地址码（5位） 提供了2× 2 5 =64种选择，使用了45种余下19种选择 前7位余下2种选择 3、四十五个零地址指令 从而可以 指令码（7位，余下2种选择） 指令码（5位）

6 作业3、4 – A8 - b 同理可判断。

7 作业3、4 – A9 - a 指令操作码8位，存储器地址64位，寄存器地址6位 栈 Push A Push B Add Pop C 72 8 224bit

8 作业3、4 – A9 - a 指令操作码8位，存储器地址64位，寄存器地址6位 累加器 Load A Add B Store C 72 216bit

9 作业3、4 – A9 - a 指令操作码8位，存储器地址64位，寄存器地址6位 寄存器-寄存器 Load r1, A Load r2, B Add r3, r1, r2 Store r3, C 78 26 260bit

10 作业3、4 – A9 - a 指令操作码8位，存储器地址64位，寄存器地址6位 寄存器-存储器 Load r1, A Add r2, r1, B Store r3, C 78 84 240bit

11 作业6、7 – C.7 1、 t5=(1+1/5)*1=1.2 ns t12=0.6+3/8*0.6=0.825 ns 加速比=1.2/0.825= 2、 cpi5=1+1/ *2=1.22 cpi12=1+3/ *5=1.425

12 1.1𝐺𝐻𝑧→如果指令都是1𝑛𝑠~对应的CPI是1.1
这题求得都是average，所以d问可以直接乘1.1 作业6、7 – B.5 “消除了绝大多数写入操作的停顿，占总写入操作的95%”这句话可能有歧义 a、 0+0.02×(22.52+(1−0.8)×(1+0.5)×90)=0.99𝑛𝑠 I缓存、D缓存的命中代价为0 b、 0+0.05×(18.76+(1−0.8)×(1+0.5)×90)=2.29𝑛𝑠 I缓存的缺失代价（假设在L2中命中） 15+ 32×8× × =22.52𝑛𝑠 c、(凡是直写有0.95的情况不考虑代价) 0+ 1−0.95 × −0.8 × ×90 =2.29𝑛𝑠 c、(如果L1不缺失，那么有0.95的情况不考虑代价) × −0.8 × ×90 =4.58𝑛𝑠 D缓存的缺失代价（假设在L2中命中） 15+ 16×8× × =18.76𝑛𝑠 d、(凡是直写有0.95的情况不考虑代价) 𝐶𝑃𝐼= × × ×2.29 =2.42 L2缓存的缺失代价（假设在内存中命中） 60+ 64×8× × =90.08𝑛𝑠 d、(如果L1不缺失，那么有0.95的情况不考虑代价) 𝐶𝑃𝐼= × × ×4.58 =2.54