简答题

假设有一段程序的核心模块中有五条分支指令，该模块将会被执行成千上万次，在其中一次执行过程中，五条分支指令的实际执行情况如下（T：Taken；N：notTaken）。分支指令1（B1）：T–T–T。分支指令2（B2）：N–N–N–N。分支指令3（B3）：T–N–T–N–T–N。分支指令4（B4）：T–T–T–N–T。分支指令5（B5）：T–T–N–T–T–N–T。假定各个分支指令在每次模块执行过程中实际执行情况都一样，并且动态预测时，每个分支指令都有各自的预测表项，每次执行时的初始预测位都相同。请给出以下几种预测方案的预测准确率。
（1）静态预测，总是预测转移（Taken）。
（2）静态预测，总是预测不转移（notTaken）。
（3）一位动态预测，初始预测转移（Taken）。
（4）二位动态预测，初始预测弱转移（Taken）。

问答题假设数据通路中各主要功能单元的操作时间为：存储单元：200ps；ALU和加法器：100ps；寄存器堆读口或写口：50ps。程序中指令的组成比例为：取数25%、存数10%、ALU52%、分支11%、跳转2%。假设时钟周期取存储器存取时间的一半，MUX、控制单元、PC、扩展器和传输线路等的延迟都忽略不计，则下面的实现方式中，哪个更快？快多少？ （1）单周期方式：每条指令在一个固定长度的时钟周期内完成； （2）多周期方式：每类指令时钟数：取数-7，存数-6，ALU-5，分支-4，跳转-4； （3）流水线方式：取指1、取指2、取数 译码、执行、存取1、存取2、写回7段流水线；没有结构冒险；数据冒险采用“转发”技术处理；load指令与后续各指令之间存在依赖关系的概率分别1 2、1 4、1 8、…；分支延迟损失时间片为2，预测准确率为75%；不考虑异常、中断和访问失效引起的流水线冒险。

问答题在一个采用“取指、译码 取数、执行、访存、写回”的五段流水线中，若检测结果是否为“零”的操作在执行阶段进行，则分支延迟损失时间片（即分支延迟槽）为多少？以下一段MIPS指令序列中，在考虑数据转发的情况下，哪些指令执行时会发生流水线阻塞？各需要阻塞几个时钟周期？

问答题假定在一个带转发功能的五段流水线中执行以下程序段，则可以怎样调整以下指令序列使其性能达到最好？

问答题在不带转发的五段流水线中执行该程序，其CPI为多少？

问答题在带转发的五段流水线中执行该程序，其CPI为多少？