考试大纲.md

1性能(功耗不用看) $$ CPU时间=指令数\times CPI\times 时钟周期数\(CPUt=IC\times CPI\times CC)\ Amdalh's\ Law:加速比：S_n=\frac{T_0}{T_{improve}}\qquad 可改进比Fe=\frac{可改进部分}{整体运行时间}\quad\ 性能=\frac 1{执行时间}\ 度量性能：MIPS=\frac{指令数}{执行时间\times 10^6}\ MIPS=\frac{指令数}{指令数\times \frac{CPI}{时钟频率} \times 10^6}=\frac{时钟频率}{CPI\times 10^6}\ 1s=10^3ms=10^6\mu s=10^9ns\ 1GHz=10^3MHz=10^9Hz\ 几何平均的Spec=\sqrt[n]{\prod_{i=1}^nSpec_i} $$

2汇编

​ C到汇编 $$ R型指令\quad op(6)+rs(5)+rt(5)+rd(5)+shamt(5)+funct(6)\\begin{array}{|}\hline add \quad$a,$b,$c&a=b+c\\hline srl\quad$a,$b,shamt&a=b>>shamt\\hline slt\quad$a,$b,$c&a=(b<c)\\hline jr\quad$a&跳转至$a指定的指令\\hline \end{array}\ $$

$$ I型指令\quad op(6)+rs(5)+rt(5)+immediate(16)\\begin{array}{|}\hline addi\quad $a,$b,100&a=b+100\\hline lw\quad $a,(4n)($b)&a=b[n]\\hline bne\quad $a,$b,loop&if(a\neq b) \ Goto\ loop\\hline \end{array}\\ $$

$$ J型指令\quad op(6)+address(26)\\begin{array}{|}\hline j\quad loop&Goto\ loop\\hline jal\quad 过程地址&将PC+4存储于$ra中\\hline \end{array}\\ $$

$$ e.g.:B[8]=A[i-j]\qquad\begin{array}{|c|c|}\hline f&g&h&i&j&A&B\\hline$S_1&$S_2&$S_3&$S_4&$S_5&$S_6&$S_7\\hline \end{array}\\ \begin{array}{|}\hline sub\quad $t_0,$S_3,$S_4&t_0=i-j\ sll\quad $t_0,$t_0,2&t_0=t_0\times4\ add\quad $t_0,$t_0,$S_6&t_0=t_0+A基地址\ lw\quad $t_1,0($t_0)&t_1=A[i-j]\ sw\quad $t_1,32($t_1)&amp;t1存入B[8]\\hline \end{array} $$ 寻址方式（P78，beq跳到哪里？（P115 2.42 0x1FFF f000）MIPS体系高四位必为0，该题非MIPS体系）

如果当前PC的值为0x00000000，希望跳到0x20014924（0010 0000 0000 0001 0100 1001 0010 0100）：

​ 单独跳转：j target最远跳到0000 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100，取中间26位

​ =0x0FFFFFFC < 0x20014924，不能跳转

​ 分支指令：bne的寻址PC+4+offset*4

​ 令PC+4+offset$\times$4=0x2001 4924，解得offset=0x800 50C8

​ 展开得 0010 0000 0000 0001  0100  0011  0010  0000

​ 绿色部分为offset，高位不能通过符号位扩展得到，不能跳转

​ $$s$寄存器需要压栈，保存，$$t$寄存器无需压栈，不保存（temp）

​ MIPS采用字节地址（8位一个地址）

3 算术运算 $$ IEEE:\begin{array}{|c|c|c|c|c|} \hline半&1+5+10&mode\ 15\ \hline单&1+8+23&mod\ 127\ \hline双&1+11+52&mode\ 1023\\hline \end{array}\ $$ ​ 在中间计算过程中，右边多保留两位：保护位、舍入位，当舍入位右边非0，粘贴位为1 $$ 舍入规则：舍入到最接近，相同时偶数优先\\begin{array}{|}\hline 逼近+\infin&ceil(1.3)=2 \qquad ceil(-1.3)=-1\\hline 逼近-\infin&floor(1.3)=1 \quad floor(-1.3)=-2\\hline 逼近\quad0& int(1.3)=1 \qquad int(-1.3)=-1\\hline\end{array} $$

4 处理器**（不考分支、控制冒险）**

beq由最上面的Mux控制PC = PC+4 or PC+4+offset*4

(黄线为Jump，lw/sw有Extend)

看图，(add)走哪几个部件(计算耗时，取最大值为时钟周期，要考虑WB寄存器)

​ 注意冒险阻塞 RAW （$r_1$）I1 to I2

​ I1: add $r_1$, $r_2$, $r_2$

​ I2: add $r_2$, $r_1$, $r_1$

​ “虽然有RAW现象，但是有/无冒险”

​ 此RAW冒险可转发解决阻塞

​ 此装载-使用型(lw-sub)数据冒险，转发后仍阻塞一个周期

​

5 Cache**（不考虚拟存储）** $$ \begin{array}{|}\hline 主存标记&Cache块号\\hline \end{array}\ Cache总位数=2^n\times(块大小+标记域大小+有效位域大小)\ =2^n\times(2^m\times32+(32-n-m-2)+1)\ Cache命名不考虑标记域、有效位，只考虑数据的大小\ $$

$$ 4字/块,Cache大小=1K字=2^{10}\\ =\frac{1024}4=\frac{1024}{2^2}=256块=2^8\\ m=2，n=8 $$

By: 张昊琨 2021.6.30

(Cache,一生之敌)