计算机体系结构复习重点：MIPS与功耗测试解析

“国科大计算机体系结构复习题目包含18-19年及19-20年重点考试内容，涉及计算机体系结构的基础知识、性能评估、功耗测试、二进制逻辑电路以及静态流水线等主题。” 1. **计算机体系结构基础** - **性能指标**：计算性能通常用MIPS（每秒百万指令数）来衡量。题目中A、B、C三台计算机执行同一程序所需指令数不同，但实际运行时间相同，因此可以通过MIPS来比较性能。MIPS越高，表示处理速度越快。计算公式为MIPS = 指令数 / 时间（秒）。 - **性能比较**：虽然C机执行的指令数最多，但由于执行时间相同，所以三台机器在执行程序P时的性能实际上是相同的。 2. **处理器功耗** - **静态功耗**：是指处理器在不执行任何操作时消耗的功率，主要由内部电路的漏电流决定。 - **动态功耗**：随着时钟频率的增加而增加，它包括由于晶体管开关引起的电流消耗和电容充电放电的能量损失。 - **总功耗**：动态功耗加上静态功耗。题目中给出了不同情况下的功耗计算方法。 3. **二进制与逻辑电路** - **定点数表示**：定点数分为原码和补码，它们分别表示整数的范围。64位定点原码的范围是从-2^63到2^63-1，补码的范围同原码，但负数的表示方式不同。 - **晶体管级电路**：题目要求画出特定逻辑门的晶体管级电路图，这涉及到半导体物理和数字逻辑设计的知识。 - **计算延迟**：FO4延迟问题，其中本征延迟是反相器本身的延迟，负载延迟由负载电容决定。根据题目给出的数据计算FO4的总延迟。 4. **静态流水线** - **MIPS汇编代码**：浮点向量运算的MIPS汇编实现需要考虑浮点寄存器和定点寄存器的交互，以及流水线中的数据依赖。 - **五级流水线**：单发射流水线包括IF（取指）、ID（指令译码）、EX（执行）、MEM（访存）和WB（写回）阶段。编写汇编代码时要考虑这些阶段并解决流水线中的数据 hazards。 这份复习资料涵盖了计算机体系结构的重要概念，包括性能评估、功耗分析、数字逻辑和流水线技术，这些都是学习计算机体系结构时必须掌握的关键知识点。对于准备国科大计算机体系结构考试的学生来说，理解和掌握这些内容至关重要。