计算机组成原理第五版第3章习题详细解答

"计算机组成原理第五版 白中英(详细)第3章习题参考答案" 本资源是关于计算机组成原理的教材《计算机组成原理》第五版，作者白中英，提供的第3章的习题参考答案。该文档可能包含解答了与计算机体系结构、指令系统、运算器设计、存储系统、总线以及指令执行流程等相关问题。其中提到的一个习题涉及到流水线技术在指令执行中的应用。 在计算机系统中，流水线技术是一种提高处理器性能的方法，通过将指令的执行过程划分为多个阶段（如取指、译码、执行等），使得每个阶段可以并行进行，从而减少整体的执行时间。在这个习题中，设定了取指周期为T，总线传送周期为τ，每条指令执行时间为t0，并且使用了四体交叉存储器来加速内存访问。 四体交叉存储器是一种高速缓存技术，它将内存分成四个独立的部分，每次可以同时读取或写入四个不同的存储单元，从而减少了等待时间。当程序的指令顺序存储时，这种技术尤其有效，因为它能减少连续指令之间的访问延迟。 习题讨论了在不同情况下，程序运行的总时间。一种情况是在没有流水线的情况下，每次执行都需要完整经历T（取指）+ 5τ（总线传输，假设每个指令需要5次总线传输）+ t0（执行）的时间。另一种情况是采用了流水线技术，取指令操作使用流水线存取方式，这意味着新的指令可以在前一条指令执行的同时开始取指，因此总时间会有所减少。 计算总时间的公式为：t=(T+5τ+6t0)*8，这个公式表示一个包含8条指令的程序在不同执行模式下的总运行时间。具体数值未给出，但可以分析流水线对性能的提升效果。通常，流水线技术能够显著降低每条指令的平均执行时间，特别是在指令之间存在高度并行性的场景下。 这个习题旨在帮助学习者理解和掌握计算机系统中流水线技术的原理和优化方法，以及如何通过硬件设计（如四体交叉存储器）来提升系统的性能。解决这类问题需要对计算机体系结构有深入的理解，包括指令执行流程、存储系统的工作原理和总线通信机制。