综合应用: 某 16 位计算机中,带符号整数用补码表示,数据 Cache 和指令 Cache 分离。题 44 表给出

名称

指令的汇编格式

指令功能

加法指令

ADD Rs，Rd

(Rs)+(Rd)->Rd

算术/逻辑左移

SHL Rd

2*(Rd)->Rd

算术右移

SHR Rd

(Rd)/2->Rd

取数指令

LOAD Rd，mem

(mem)->Rd

存数指令

STORE Rs，mem

Rs->(mem)

该计算机采用 5 段流水方式执行指令，各流水段分别是取指（IF）、译码/读寄存器（ID）、执行/计算有效地 址（EX）、访问存储器（M）和结果写回寄存器（WB），流水线采用“按序发射，按序完成”方式，没有采用转发 技术处理数据相关，并且同一寄存器的读和写操作不能在同一个时钟周期内进行。请回答下列问题。 （1）若 int 型变量 x 的值为-513，存放在寄存器 R1 中，则执行“SHL R1”后，R1 中的内容是多少？（用十六进制表 示） （2）若在某个时间段中，有连续的 4 条指令进入流水线，在其执行过程中没有发生任何阻塞，则执行这 4 条指令 所需的时钟周期数为多少？ （3）若高级语言程序中某赋值语句为 x=a+b，x、a 和 b 均为 int 型变量，它们的存储单元地址分别表示为[x]、[a]和[b]。该语句对应的指令序列及其在指令流中的执行过程如题 44 图所示。则这 4 条指令执行过程中 I3 的 ID 段和 I4 的 IF 段被阻塞的原因各是什么？ （4）若高级语言程序中某赋值语句为 x=x*2+a，x 和 a 均为 unsigned int 类型变量，它们的存储单元地址分别表示 为[x]、[a]，则执行这条语句至少需要多少个时钟周期？要求模仿题 44 图画出这条语句对应的指令序列及其在流水 线中的执行过程示意图。

A．128

B．0

C．1

D．-1

A．1

B．-215

C．-1

D．-216

A．1

B．-215

C．-1

D．-216

A．128

B．0

C．1

D．-1

A．128

B．0

C．1

D．-1

(6) A．128

B．0

C．1

D．-1

(7) A．255

B．-255

C．127

D．-127

(8) A．128

B．0

C．127

D．-0