2019国科大胡伟武计算机体系结构课考试回顾

体系结构是最后一门考试的科目，考完终于解放了。

　　回顾一学期的课程，胡老师的这门课的内容是相当不错的。首先，教材是自己编写的讲义，与市面上东拼西凑的书籍不同，这本书是实实在在有胡老师对体系结构想法和深刻理解的。书籍内容简明扼要，内容提炼精辟高效，叙述的文字风格轻松幽默，有时候看书就感觉像是坐在教室里听胡老师讲课一样。

　　课程内容的侧重点还是围绕着处理器设计展开的，所以其实可以理解为高级处理器设计入门课程，从静态到动态、多发射，然后在如何提高性能、如何与软件联系的方面延伸到分支预测，cache，存储管理，多核等内容。从宏观上看，这样的脉络确实已经包含了体系结构的大部分内容。

　　胡老师上课的感觉就是自信，和蔼可亲的外表下透露着十分强大的气场，仿佛在暗示着听我讲课还有学不会的道理！！！

　　汪文祥老师负责其中的小部分内容还有习题讲解，他的上课方式就是和胡老师风格差异较大，胡老师是不担心我们学不懂，但汪老师是操心我们能不能学得懂。汪老师讲课用的是能和我们拉近距离的年轻化用语，让人感觉没有什么代沟。

　　总体来说这门课上课的难度不小，尤其对于以前没有学习过处理器设计的同学，光是verilog就很头痛，而且内容涵盖及其广泛，往往看似不经意的两三页书其实就是几十页的论文凝练概括出来的内容，比如分支预测。

　　但是，虽然上课难，但是考试范围小啊，汪老师太给力，这还是我这么多年来第一次上到有划重点的课，复习所花的精力和时间呈指数缩减。

2020年１月６号晚上考的试，题型基本就是作业，考试时间２个小时，时间很紧迫，我感觉自己看到题就写，没有留很多思考的时间，最后勉强能有２０分钟检查，这还是在软件流水这题我记得很清楚，不用重头写出所有代码按规矩办事的前提下，所以很多该背下来的东西别偷懒，免得后悔。

１. 32位定点原码补码表示范围，0x80000000表示什么数？

4. 计算速度，比较性能。参数同第2章习题１

3. FO4的延迟，参数同第3章习题4

4. 计算总功耗，第2章习题５，1.05V改为1.0V，2500mA改为3000mA

5. ８KB的物理页，64KB Cahce， 64B Cache line， 64位虚拟地址， 48位物理地址。直接相连， 2路组相连， 4路组相连的页着色比特位为？ＴＡＧ位分别为几位？ 

６. n发射处理器，ｉ个逻辑寄存器，ｊ个功能部件（j>n）,重命名到写回k1拍，写回到提交k2拍。计算需要的物理寄存器

7. a&b&c&d的晶体管级电路图

８. 循环展开和软件流水，第6章习题５,延迟改为3\3\4\2

9. MSI Cache一致性协议，第12章习题6，改为３个CPU

10. 16位先行进位加法器Verilog

11. 4kB物理页，32项TLB，LRU方式替换，发生几次例外，及其过程？

void cycle() {

int i; double a[65536], b[65536];

for(i = 0; i < 65536; i++) a[i] = b[i] * i;

for(i = 65535; i>=0; i++) b[i] = a[i] - b[i];

}

12.　PHT 4096项，PC低位寻址。

ADDIU R1, R0, 9

ADDIU R2, R0, 9

ADDIU R3, R0, 9

Loop:

...

BNEZ R1, Loop

ADDIU R1, R1, -1

ADDIU R1, R0, 9

BNEZ R2, Loop

ADDIU R2, R2, -1

ADDIU R2, R0, 9

BNEZ R3, Loop

ADDIU R3, R3, -1

（１）若PHT初始值为00，计算正确率

（２）若PHT初始值为11，计算正确率

　　考试复习了大概不到半个月，前后把书本内容和所有题目看了两遍。如果仅从考试角度看的话，把圈的重点题看过就基本８０＋了。不过我有个感受就是最好不看答案亲自再写一遍习题，而不是仅仅看答案理解思路，这时候就会发现虽然思路是很清晰的，但是总会在细节的地方遗漏，出现瑕疵。最难的应该是软件流水和verilog代码了，其他地方比如页着色需要注意TAG需要用物理地址的位数计算，TLB替换可以复用的部分，PHT循环的寄存器是先判断后减一等细节问题。