設(shè)計(jì)8位字長(zhǎng)的寄存器—寄存器型指令3條，16位字長(zhǎng)的寄存器一存儲(chǔ)器型變址尋址方式指令4條，變址范圍不小于正、負(fù)127。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)指令格式，并給出指令各字段的長(zhǎng)度和操作碼的編碼。

若在程序執(zhí)行過程中，每從主存裝入一塊到Cache，平均要對(duì)這個(gè)塊訪問16次，計(jì)算在這種情況下的Cache命中率。

若采用FIFO替換算法，計(jì)算Cache的塊命中率。

設(shè)16個(gè)處理器編號(hào)分別為0，1，…，15，要用單級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)互連函數(shù)分別為：（1）Cube3（Cube1）（5）Butterfly（Butterfly）（8）σ-1（9）β（1）（13）ρ（2）時(shí)，第13號(hào)處理器分別與哪一個(gè)處理器相連？

按最優(yōu)調(diào)度策略連續(xù)輸入8個(gè)任務(wù)時(shí)，流水線的實(shí)際吞吐率是多少？

在有16個(gè)處理器的均勻洗牌網(wǎng)絡(luò)中，若要使第0號(hào)處理器與第15號(hào)處理器相連，需要經(jīng)過多少次均勻洗牌和交換置換。

浮點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)使用的階碼基值re=2，階值位數(shù)q=2，尾數(shù)基值rm=10，尾數(shù)位數(shù)p′=1，即按照使用的二進(jìn)制位數(shù)來說，等價(jià)于p=4。計(jì)算在非負(fù)階、正尾數(shù)、規(guī)格化情況下的最小尾數(shù)值、最大尾數(shù)值、最大階值、可表示的最小值和最大值及可表示數(shù)的個(gè)數(shù)。

在編號(hào)分別為0，1，2，……，9的16個(gè)處理器之間，要求按下列配對(duì)通信：（B、1），（8、2），（7、D），（6、C），（E、4），（A、0），（9、3），（5、F）。試選擇所用互連網(wǎng)絡(luò)類型、控制方式，并畫出該互連網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和各級(jí)的交換開關(guān)狀態(tài)圖。

如果一條指令的執(zhí)行過程分解為“取指令”和“分析”兩個(gè)階段，并采用兩級(jí)流水線。為了采用指令取消技術(shù)，請(qǐng)修改上面的程序。

考慮題目全部要求，設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)用的操作碼形式，并計(jì)算其操作碼的平均碼長(zhǎng)。