清华大学计算机原理与数字逻辑2001考研试题研究生入学考试试题考研真题
● 摘要
清华大学2001年硕士入学考试
计算机原理试题
试题内容：
一、（10分）某RISC 处理机各类指令使用频率和理想CPI （指令和数据访问Cache 命中率为100％时的CPI ）如下表所示。而实际测得的指令访问Cache 缺失率（miss rate ）为5％，数据访问的Cache 缺失率为10％，Cache 的缺失损失（miss penalty）为40个时钟周期。
（1） 该机器在无Cache 缺失（理想情况）时的CPI 是多少？（3分）
（2） 该机器在无Cache 缺失（理想情况）时的速度比有Cache 缺失时快多
少倍？（7分） 指令类型 使用频率ALU 操作％％％％
二、（13分）一台模型机共有7条指令，主频25MHz ，各指令的使用频率与CPI 如下表所示。该模型机有8位和16位两种指令字长，采用2-4扩展操作码。8位字长指令为寄存器（R －R ）二地址类型，16位字长指令为寄存器－存储器（R －M ）二地址变址寻址类型（-128<=变址范围<=127）。
指令（字长） 使用频度I1（8位）I2（8位）I3（8位）I4（16位）I5（16位）I6（16位）I7（16位）（1） 计算该机的MIPS 速率。（4分）
（2） 计算操作码的平均码长。（3分）
（3） 该机允许使用多少个可编址的通用寄存器，多少变址寄存器？（3分）
（4） 设计该机的两种指令格式，标出各字段位数并给出操作编码。（3分）
三、（12分）假设在一个采用组织相联映像方式的Cache 中，主存有B0～B7共8块组成，Cache 有C0～C3共4块，组内块数为2块。每块的大小为32个字节，采用FIFO 块替换算法。在一个程序执行过程中依次访问块地址流如下：
B1，B4，B6，B3，B0，B4，B6，B2，B4，B5
（1） 写出主存地址的格式，并标出各字段的长度（3分）
（2） 写出Cache 地址的格式，并标出各字段的长度（3分）
（3） 画出主存与Cache 之间各个块的映像对应关系（3分）
（4） 列出程序执行过程中Cache 的块地址流分布情况。并计算Cache 的块