計算機組織與結構›Ch4 資料路徑與控制(Datapath and Control)第 2 題/共 6 題
2. Single-Cycle、Multi-Cycle、Pipeline、Clock Signal
#CC-04-002易Single-CycleMulti-CyclePipelineClock Signal
Using MIPS processor design and implementation for example, which of the following statements are correct?
參考答案與解析
(a) 通常所謂的『clock』訊號是用來驅動循序邏輯元件(如暫存器、PC、register file的寫入時機),真正決定ALU、多工器等組合邏輯要執行什麼運算的是由Control unit產生的控制訊號(如ALUOp、mux select),並非clock本身,敘述把兩者混為一談,錯誤。(b) 單週期(single-cycle)設計要求每個指令都在一個clock cycle內完成,若指令提取(instruction fetch)與資料存取(data access)發生在同一cycle,共用同一份記憶體會產生存取衝突,因此至少需要兩個可獨立運作的記憶體(instruction memory與data memory),這是課本對single-cycle設計的標準說明,正確。(c) multi-cycle、非管線化設計可以讓不同指令重複使用同一份硬體資源(例如同一個記憶體先做instruction fetch再做data access、同一個ALU重複使用),雖然需要額外的stage latch保存中間值,但整體硬體成本通常仍比single-cycle設計(需要大量硬體重複配置)更低,這正是課本說明multi-cycle設計成本優勢的標準論述,正確。(d) Pipeline設計中不同指令會同時處於IF與MEM等不同stage,若只有一份記憶體會發生存取衝突,因此pipeline架構同樣至少需要兩個可獨立運作的記憶體單元,正確。
📄 交大110
▤完整推導請見《WH 資工筆記 · 計算機組織與結構》Ch4 資料路徑與控制(Datapath and Control)