计算机系统结构第5章作业解答
第2题
解：
（1）顺序执行需要的时间如下：
T?(?t?2?t?3?t)?n?6n?t（2）取指令和执行重叠，即一次重叠执行方式，我们假设第n+1条指令的取指令和第n条指令的执行同时结束，那么所需要的时间为：
取指 分析 执行 取指 分析 执行
T??t?(2?t?3?t)?n?5n?t??t
（3）取指令、分析和执行重叠
取指 分析 执行取指 分析 执行 T?(?t?2?t?3?t)?3(n?1)?t?3n?t?5?t
(4)先行控制方式
取指 分析 执行 取指 分析 执行
T?t分析1??t执行i?3?t?3n?ti?1n
第4题 解：
（1） K与K+1之间存在寄存器R1先写后读相关（RAW）；
K+1与K+2之间存在寄存器R0写与写相关（WAW）； K与K+1之间存在寄存器R0先读后写相关（WAR）。
（2） 前二种相关会引起流水线的停顿。
（3） 流水线完成这三条指令的时空图如下。共用了9个时钟周期。
读R0 写R1 读R1、R2 写R0 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11
K IF ID M1 M2 写R0 K+1 IF ID U1 U2 U3 U4
IF ID A1 A2 A3 K+2
读R2、R3
第6题
[分析]为了减少运算过程中的操作数相关，A*B*C*D应改为采用((A*B)*(C*D)) 的算法步骤进行运算。
[解答]按图(A)组织，实现A*B*C*D的时空关系如下图(A)所示。
规格化 尾乘 A 输入阶加 B 输出 C D A*B A*B C*D C*D 13
A*B*C*D (A)
图 (A) 吞吐率TP=3/(13⊿t)
效率E=(3×5⊿t)/(3×13⊿t)=5/13
规格化 尾乘3 尾乘2 尾乘1 阶加 A C 输入 B D 输出 A*B C*D A*B C*D 11 A*B*C*D (A)
图（B）
2
流水线按图(B)组织时，实现A*B*C*D的时空关系如图(B) 吞吐率TP=3/(11⊿t)
效率E=(3×5⊿t)/(5×11⊿t)=3/11
第8题 解：（1）流水线时空图如下：
m 6 5 4 3 2
1
10 18 26τ TP?526? (3?6?2?8)?E??21.8%6?26?Sp?(3?6?2?8)??1.31
26?第11题
解：禁止表F={1，3，4，8}；原始冲突向量C=（10001101）；状态转移图如下：
5，7 10001101
2 5，7
6 5，7 10001111 10101111
6
调度方案 平均延时 （2，5） 3.5 （2，7） （6，5） （6，7） （5，6） （5） （6） （7） 4.5 5.5 6.5 5.5 5 6 7 3
计算机系统结构第五章课后习题答案——武汉大学出版社
