Bài tập Kiến trúc máy tính

Bài tập: Má y tí nh có CPU chạy với tần số xung nhịp (clock

rate) là 2GHz. Giả sử có một chương trì nh được thực hiện

trên đó có 120000 lệnh với cá c loại lệnh khá c nhau theo số

liệu như bảng dưới đây:

Kiểu lệnh

Số lệnh (IC)

15000

50000

47000

5000

Số chu kỳ trên 1 lệnh (CPI)

Logic

1

2

3

2

Số học số nguyên

Chuyển dữ liệu

Số học số dấu phẩy động

Rẽ nhánh, Nhảy

3000

Hã y xá c định:

1.1. CPI trung bì nh

1.2. MIPS (số triệu lệnh được thực hiện trên 1 giâ y)

1.3. Thời gian thực hiện chương trì nh đó.

Cho đoạn chương trình vòng lặp viết bằng hợp ngữ của MIPS sau đây:

addi $t1, $zero, 8

xor$s2, $s2, $s2

LOOP: addi $s2, $s2, 1

sll $s2, $s2, 1

addi $t1, $t1, -1

slt $t2, $zero, $t1

beq $t2, $zero, DONE

j LOOP

DONE:

1.Tính số lệnh được thực hiện khi bộ xử lý MIPS chạy chương trình trên.

2.Xác định giá trị thanh ghi $s2 sau khi thực hiện đoạn chương trình trên.

3.Tối ưu đoạn chương trình trên.

Cho biết kết quả hiện ở console khi thực hiện chương trì nh C

sau:

union U

{

float x;

int i;

};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

U u;

u.x = 2015.125f;

printf("%x", u.i);

return 0;

}

Cho một máy tính có bus địa chỉ và bus dữ liệu có độ rộng

32-bit, lưu trữ theo kiểu đầu nhỏ. Máy tính sử dụng bộ nhớ

RAM gồm 4 băng nhớ thiết kế theo kiểu băng nhớ đan

xen. Hãy cho biết

1)Ngăn nhớ ở địa chỉ 0x1F562D6E nằm trên băng nhớ

nào?

2)Mảng A gồm 2 số nguyên 32-bit với

A[0]=0x000ABCD0, A[1] = 0xFECDBA01. Biết rằng

mảng A được lưu trữ tại địa chỉ 0x2000. Hãy chỉ rõ địa

chỉ, giá trị, băng nhớ của tất cả các ngăn nhớ chứa mảng

A. Lưu ý: viết tất cả các số nguyên ở hệ mười sáu

•Băng nhớ = 0x1F562D6E % 4 = E % 4 = 14 % 4 = 2

•Mảng A được lưu trữ như sau (0x2000 = 8192)

Băng 3

Băng 2

Băng 1

Băng 0

00 0x2003 0A 0x2002 BC 0x2001 D0 0x2000

FE 0x2007 CD 0x2006 BA 0x2005 01 0x2004

0x20B

0x20A

0x2009

0x2008

Giả thiết rằng máy tính có 128KB cache tổ chức theo kiểu

ánh xạ liên kết tập hợp 4-line. Cache có tất cả là 1024 Set

từ S0 đến S1023. Địa chỉ bộ nhớ chính là 32-bit và đánh địa

chỉ cho từng byte.

a) Tính số bit cho các trường địa chỉ khi truy nhập cache ?

b) Xác định byte nhớ có địa chỉ 003D02AF₍₁₆₎được ánh xạ

vào Set nào của cache ?

IT3030

2 July 2020

6

Giả thiết rằng máy tính có 128KB cache tổ chức theo kiểu

ánh xạ liên kết tập hợp 4-line. Cache có tất cả là 1024 Set

từ S0 đến S1023. Địa chỉ bộ nhớ chính là 32-bit và đánh địa

chỉ cho từng byte.

a) Tính số bit cho các trường địa chỉ khi truy nhập cache ?

b) Xác định byte nhớ có địa chỉ 003D02AF₍₁₆₎được ánh xạ

vào Set nào của cache ?

--------------------------------------------------------------------------

--> <line size> = 128KB / 1024 / 4 = 32 B

Do danh dia chi theo byte nen moi so bit dia chi can co de xac dinh byte nao

trong line la 5. (vi 32 = 2⁵)

17 bit Tag

S S S S S S S S S S W W W W W

IT3030

2 July 2020

7

Bài tập: xác định tỷ lệ cache miss

Bộ nhớ chính 64 byte, bộ nhớ đệm 16 byte, kích thước line 4 byte, ánh

xạ trực tiếp, cache ban đầu không chứa thông tin

Thứ tự truy cập bộ nhớ:

0 4 8 12 16 12 16 60

0 miss

1 miss

2 miss

3 miss

00 Mem(0)

00 Mem(1)

00 Mem(2)

00 Mem(0)

00 Mem(1)

00 Mem(0)

00 Mem(1)

00 Mem(2)

00 Mem(3)

miss

3 hit

4 hit

15 miss

4

01

4

00 Mem(0)

00 Mem(1)

00 Mem(2)

00 Mem(3)

01 Mem(4)

00 Mem(1)

00 Mem(2)

00 Mem(3)

01 Mem(4)

00 Mem(1)

00 Mem(2)

00 Mem(3)

01 Mem(4)

00 Mem(1)

00 Mem(2)

00 Mem(3)

11

15

8 requests, 6 misses

Cho đoạn chương trì nh MIPS nằm trong bộ

nhớ ở dải địa chỉ như sau

Address Instruction

80020000 ANDI $09, $0, 1

80020004 ANDI $0A, $0, 2

80020008 BNE $09, $0A, 0x2

8002000C NOP

a. Xét lệnh ở địa chỉ 80020008

• Có rẽ nhánh hay không?

• Giá trị 0x2 nghĩa là gì?

• Giá trị của PC sau khi

thực hiện lệnh này?

b. Xét lệnh ở địa chỉ 8002001C

• Có rẽ nhánh hay không?

• Giá trị 0xfff8 nghĩa là gì?

• Giá trị của PC sau khi

thực hiện lệnh này?

80020010 NOP

80020014 ANDI $09, $0, 0

80020018 ANDI $0A, $0, 0

8002001C BEQ $09, $0A, 0xfff8

80020020 NOP

Viết đoạn chương trì nh assembly cho MIPS

thực hiện cô ng việc tương đương hàm C sau

với hiệu năng tối đa

int MUL(int x)

{

return x * 17;

};

Bài tập Kiến trúc máy tính - Bài 2