如图，假定总线传输延迟和ALU运算时间分别是20ps和200ps，寄存器建立时间为10ps，寄存器保持时间为5ps，寄存器的锁存延迟（Clk-to-Q time）为4ps，控制信号的生成延迟（Clk-to-signal time）为7ps，三态门接通时间为3ps，则从当前时钟到达开始算起，完成以下操作的最短时间是多少？各需要几个时钟周期？

（简答题）

考虑以下两种总线：总线1是64位数据和地址复用的总线。能在一个时钟周期中传输一个64位的数据或地址。任何一个读写操作总是先用一个时钟周期传送地址，然后有2个时钟周期的延迟，从第四时钟周期开始，存储器系统以每个时钟2个字的速度传送，最多传送8个字。总线2是分离的32位地址和32位数据的总线。读操作包括：一个时钟周期传送地址，2个时钟周期延迟，从第四周期开始，存储器系统以每时钟1个字的速度传输最多8个字。对于写操作，在第一个时钟周期内第一个数据字与地址一起传输，经过2个时钟周期的延迟后，以每个时钟1个字的速度最多传输7个余下的数据字。假定进行60%的读操作和40%的写操作。在以下两种情况下，求这两种总线和存储器能提供的带宽。 ①只进行单数据字的传输。 ②所有的传输都是8个字的数据块。

答案解析

（简答题）

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。

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（简答题）

假定主存和磁盘存储器之间连接的同步总线具有以下特性：支持4字块和16字块两种长度（字长32位）的突发传送，总线时钟频率为200MHz，总线宽度为64位，每个64位数据的传送需1个时钟周期，向主存发送一个地址需要1个时钟周期，每个总线事务之间有2个空闲时钟周期。若访问主存时最初四个字的存取时间为200ns，随后每存取一个四字的时间是20ns，磁盘的数据传输率为5MBps，则在4字块和16字块两种传输方式下，该总线上分别最多可有多少个磁盘同时进行传输？

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（简答题）

假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。

答案解析

（简答题）

假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。

答案解析

（简答题）

假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。

答案解析

（简答题）

假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。

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