(13分)某程序中有如下循环代码段P:“for (int i=0;i<N;i++)su m +=A[i];”。假设编译时变量sum 和i 分别分配在寄存器R1 和R2 中。常量N 在寄存器R6 中，数组A 的首地址在寄存器R3 中。程序段P 起始地址为08048100H, 对应的汇编代码和机器代码如下表所示。
| 编号 | 地址 | 机器代码 | 汇编代码 | 注释 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 08048100H | 00022080H | loop:sll R4,R2,2 | (R2)《2→R4 |
| 2 | 08048104H | 00083020H | add R4,R4,R3 | (R4)+(R3)→R4 |
| 3 | 08048108H | 8C850000H | load R5,0(R4) | ((R4)+0)→R5 |
| 4 | 0804810CH | 00250820H | add R1,R1,R5 | (R1)+(R5)→R1 |
| 5 | 08048110H | 20420001H | add R2,R2,1 | (R2)+1→R2 |
| 6 | 08048114H | 1446 FFFAH | bne R2,R6,loop | if (R2)≠(R6) goto loop |
执行上述代码的计算机 M 采用32位定长指令字，其中分支指令 bne 采用如下格式：
| 31 26 | 25 21 | 20 16 | 15 0 |
|---|---|---|---|
| OP | Rs | Rd | OFFSET |
OP为操作码，Rs 和Rd 为寄存器编号，OFFSET为偏移量，用补码表示。请回答下列问题，并说明理由。
(1)M 的存储器编址单位是什么?
(2)已知sll 指令实现左移功能，数组A 中每个元素占多少位?
(3)表中bne 指令的OFFSET 字段的值是多少?已知bne 指令采用相对寻址方式，当前PC内容为bne 指 令地址，通过分析题44表中指令地址和bne 指令内容，推断出bne指令的转移目标地址计算公式。
(4)若M 采用如下“按序发射、按序完成”的5级指令流水线：IF ( 取指)、ID ( 译码及取数)、EXE ( 执 行 ) 、MEM ( 访存)、 WB ( 写回寄存器),且硬件不采取任何转发措施，分支指令的执行均引起3个时 钟周期阻塞，则P 中那些指令的执行会由于数据相关而发生流水线阻塞?哪条指令的执行会发生控制冒 险?为什么指令1的执行不会因为与指令5的数据相关而发生阻塞?
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(1) 存储器编址单位为字节。因为每条指令占 4B，指令地址差为 4 个地址单位，故一个地址单位代表 1B。
(2) 数组 A 中每个元素占 32 位（4B）。sll 指令左移 2 位相当于乘 4，用于计算数组元素地址偏移，说明每个元素占 4B = 32 位。
(3) bne 指令的机器代码为 1446 FFFAH，后 2B 为 OFFSET 字段，值为 FFFAH（补码），即 -6。bne 指令地址为 08048114H，根据指令格式，转移目标地址计算公式为：(PC) + 4 + OFFSET × 4。执行 bne 时 PC 已自动加 4 变为 08048118H，-6 × 4 = -24，08048118H - 18H = 08048100H（loop 地址）。
(4) 由于数据相关而发生阻塞的指令为第 2、3、4、6 条。第 6 条指令会发生控制冒险。指令 1（sll）与指令 5（add R2,R2,1）之间没有数据相关，因为指令 1 写 R4，指令 5 写 R2，寄存器不同，不会发生阻塞。