【计算机体系结构】是计算机科学与技术专业的重要课程，它主要研究计算机系统的基本组成、工作原理和设计方法。本篇文章将根据合肥工业大学2024年计算机体系结构期末考试试卷的特点，深入解析其中的重点知识，为未来的考生提供有价值的参考资料。 试卷中提到的第一类问题涉及到指令系统的操作，如`add`、`lw`和`beq`。这些都是 MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）指令集架构中的基本指令。`add`用于执行两个寄存器的操作数相加，结果存储在目标寄存器中；`lw`是加载字指令，它从内存地址中读取数据到寄存器；`beq`是条件分支指令，如果两个操作数相等，则程序跳转到指定地址。计算这些指令的时延是理解流水线处理机性能的关键，因为它涉及到CPU的指令周期和执行时间。时延计算通常包括取指、译码、执行等多个阶段，需要考虑指令之间的数据依赖性和流水线的冲突延迟。 第二类问题是典型的“送分题”，这意味着它们可能是基础知识的直接应用，如简单的硬件组件功能描述、计算机组织的基本概念或者常见运算的执行流程。考生应该对这些基础知识有扎实的理解，例如寄存器、内存、算术逻辑单元（ALU）的工作原理等。 第三类问题要求考生识别和写出指令的真相关。真相关是指在多级流水线中，一条指令的结果直接影响下一条指令的执行，导致流水线需要暂停或清空。例如，一个加法指令的结果可能被随后的乘法指令使用，如果这两个指令在不同的流水线阶段，就需要处理数据相关。考生应熟悉各种类型的相关（如前向相关、后向相关、输出相关）并能准确地分析出真相关的情况。 第四类问题基本是原题重现，这强调了复习的重要性。考生需确保对之前做过的习题有深刻记忆，并能够迅速回忆起解题策略。复习过程中，不仅要看答案，还要理解解题思路，避免机械记忆。 第五类问题可能只是数字上的变化，这考察的是考生的灵活性和对概念的掌握程度。考生应该能够在理解基本概念的基础上，灵活应对各种变体题目，而不仅仅是死记硬背。 复习计算机体系结构时，考生需要重点掌握指令系统、流水线处理、数据相关性分析以及基础的计算机组织结构。同时，对于理论知识的理解和实际应用能力的培养同样重要。通过模拟试题的练习，不断巩固基础，提高解决问题的能力，是备考的关键。希望这些解析能对合肥工业大学的学弟学妹们有所帮助，祝愿大家在考试中取得优异成绩。

本实验从 MIPS 单周期 CPU 开始逐步构建无冲突冒险的理想指令流水线，能处理分支相关的指令流水线，采用气泡处理数据相关的气泡式流水线，采用重定向解决数据相关的重定向流水线。并最终在 MIPS 五段流水线上实现动态分支预测技术。 第1关：单周期CPU(24条指令).txt 第2关：理想流水线设计.txt 第3关：气泡流水线设计(EX段分支3624版本).txt 第4关：重定向流水线(EX段分支2298版本).txt 第7关：单周期MIPS+单级中断.txt 第9关：多级嵌套中断(EPC内存堆栈保存).txt （其余关卡还在持续更新当中……）

1.1.1 ALU（算数逻辑单元）是CPU的基本组成部分。掌握定点数加减法溢出检测方法。理解算术逻辑运算单元ALU的基本构成。熟悉Logisim中各种运算组件，有逻辑运算部件和算术运算部件。熟悉多路选择器的使用，通过对ALU的工作原理和逻辑功能的理解，设计16位简单ALU。 1.1.2 功能要求 ALU需要实现对应的加减、逻辑运算、移位、比较等功能并采用仿真软件设计和对软件进行调试。 1.2 总体设计 1.2.1 总体设计原理 ALU是一种功能较强的组合逻辑电路，它能进行多种算术运算和逻辑运算。ALU给出运算结果的同时，还给出结果的某些特征，如溢出否，有无进位输出，结果是否为零、为负等，这些结果特征信息通常被保存在几个特定的触发器中。在执行指令的过程中，必须向ALU提供其执行何种运算的控制信号。

1.1.1 设计任务 通过cache对映射机制的工作原理和逻辑功能的理解，运用logisim仿真cache的映射机制和实现cache基本功能的控制器电路。 1.1.2 功能要求 运用SROM或存储器实现能支持cache基本功能时钟控制电路设计与调试。模拟cache直接映射。实现原数据与cache现有数据的比较及更新，实现多行的输出。采用logisim软件设计仿真和调试完成。 1.2 总体设计 1.2.1 总体设计原理 cache的原理机制。由于主存的取存速度较慢，通过cache高速的取存速度提高总体的取存速度。cache的硬件组成通常为SROM，容量通常为主存的1/2的若干次方倍。存储机制,取存时，通过特定的算法，将指定的块区全部移到cache中，取存时，若主存区号与cache相同，则命中；否则，则不命中，通过算法决定是否更新cache的内容

计算机体系结构Cache性能分析实验报告，内含完整实验流程和表格线图的绘制，供参考。

《计算机体系结构》资料- 1）课件：共7章 2）往年习题 详情见：https://blog.csdn.net/weixin_50836014/article/details/125687455

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新增加的第 4 章会让刚刚接触新型图形处理引擎的读者受益匪浅，这一章的重点是数据级并行，解释了一些虽有不同但正在趋于一致的解决方案，这些方案是由通用处理器中的多

计算机体系结构：量化研究方法（第5版）（英文版）

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