单周期数据通路与处理器性能分析

本资源是一份关于计算机系统测试题的答案文档，包含两部分的问题解答。首先，涉及到单周期数据通路的设计问题。在单周期数据通路中执行加法指令(addt0,t1,s2)，当t0、t1和s2寄存器的值分别为10、15和20时，由于寄存器地址与实际数值相对应，寄存器部件readregister1和readregister2输入的数值分别是t1寄存器的地址9和s2寄存器的地址18，而Readdata2输出的数值则是s2寄存器的初始值20。 其次，文档涉及的是处理器性能比较以及指令执行效率计算。题目给出了三个处理器P1、P2和P3，它们的时钟频率和指令周期数（CPI）不同。根据MIPS（每秒百万指令数）指标，P2处理器的性能最高，因为其时钟频率较高且CPI较低。当每个处理器执行10秒的程序时，计算了它们的时钟周期数和指令数，P1的周期数为3x10^10，指令数为15；P2的周期数为2.5x10^10，指令数为10；P3的周期数为4x10^10，指令数为22。最后，通过改变时钟频率来实现30%的时间减少，但CPI增加了20%，解得新的时钟频率约为原始频率的1.71倍。 这些内容详细解释了单周期数据通路的工作原理、寄存器操作和处理器性能评估方法，对于理解计算机系统内部结构和性能优化策略具有重要意义。