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44.(12分)某程序中有如下循环代码段

2021-07-20 07:15:00来源：

　　【题目】

　　44.(12分)某程序中有如下循环代码段分配在寄存器R1和R2中，常量N在寄存器R6中，数组A的首地址在寄存器R3中。程序段P起始地址为08048100H，对应的汇编代码和机器代码如题44表所示。

　　OP为操作码;Rs和Rd为寄存器编号;OFFSET为偏移量，用补码表示。请回答下列问题，并说明理由。

　　(1)M的存储器编址单位是什么?

　　(2)已知sll指令实现左移功能，数组A中每个元素占多少位?

　　(3)题44表中bne指令的OFFSET字段的值是多少?已知bne指令采用相对寻址方式，当前PC内容为bne指令地址，通过分析题44表中指令地址和bne指令内容，推断出bne指令的转移目标地址计算公式。

　　(4)若M采用如下“按序发射、按序完成”的5级指令流水线：IF(取指)、ID(译码及取数)、EXE(执行)、MEM(访存)、WB(写回寄存器)，且硬件不采取任何转发措施，分支指令的执行均引起3个时钟周期的阻塞，则P中哪些指令的执行会由于数据相关而发生流水线阻塞?哪条指令的执行会发生控制冒险?为什么指令1的执行不会因为与指令5的数据相关而发生阻塞?

　　【答案要点】：

　　(1)因为每条指令长度为32位，占4个单元，所以存储器编址单位是字节。

　　(2)数组A中每个元素的地址通过下标左移两位(即乘4)再加数组首址得到，故每个数组元素占4个字节，即32位。

　　(3)OFFSET=FFFAH，值为-6。指令bne所在地址为08048114H，转移目标地址为0804 8100H，因为08048100H=08048114H+4+(-6)×4，所以，指令bne的转移目标地址计算公式为：(PC)+4+OFFSET×4。

　　(4)由于数据相关而发生阻塞的指令为第2、3、4、6条，因为第2、3、4、6条指令都与各自的前一条指令发生数据相关。第6条指令会发生控制冒险。当前循环的第5条指令与下次循环的第1条指令虽有数据相关，但由于第6条指令后面有3个时钟周期的阻塞，因而消除了该数据相关。


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