计算机系统结构教程课后解答VIP专享

1.7 某台主频为 400MHz 的计算机执行标准测试程序，程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下：指令类型指令执行数量平均时钟周期数整数45000 1 数据传送75000 2 浮点8000 4 分支1500 2 求该计算机的有效CPI 、MIPS 和程序执行时间。解：1(/)niiiCPICPIICIC（1）CPI ＝(45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2) / 129500＝ 1.776 （2）MIPS 速率＝ f/ CPI ＝400/1.776 ＝ 225.225MIPS （3）程序执行时间 = (45000×1＋75000×2＋8000×4＋1 500×2)／400=575s 1.9 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10 倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？解：由题可知：可改进比例 Fe=40% = 0.4 部件加速比 Se = 10 根据0111.5625(1 0.4)0.4 /101nnTSFeTFeSe1.10 计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件的部件加速比为：部件加速比 1=30；部件加速比 2=20；部件加速比 3=10 （1）如果部件 1 和部件 2 的可改进比例均为30%，那么当部件 3 的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10？（2）如果三个部件的可改进比例分别为30% 、30%和 20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？解：（1）在多个部件可改进情况下，Amdahl 定理的扩展：011231123123nnTSFeFeFeTFeFeFeSeSeSe已知 S1＝30，S2＝20，S3＝ 10，Sn＝10，F1＝0.3，F2＝0.3，得：得 F3＝0.36，即部件 3 的可改进比例为 36% 。（ 2）设系统改进前的执行时间为T ，则3 个部件改进前的执行时间为：（0.3+0.3+0.2）T = 0.8T，不可改进部分的执行时间为1123FeFeFe=0.2T。已知 3 个部件改进后的加速比分别为S1＝30，S2＝20，S3＝10，因此 3 个部件改进后的执行时间为：改进后整个系统的执行时间为：Tn =1231123123FeFeFeFeFeFeSeSeSe= 0.045T+0.2T = 0.245T 那么系统中不可改进部分的执行时间在总执行时间中占的比例是：0.2/0.245=81.6% 1.11假设浮点数指令FP 指令的比例为 30%，其中浮点数平方根FPSQR 占全部指令的比例为 4% ，FP 操作的 CPI 为 5，FPSQR 操作的 CPI 为 20，其他指令的平均 CPI 为 1.25。解：1(/)niiiCPICPIICIC改进前：CPI = 5 × 30% + 1.25 × (1 - 30%) = 2.375 设除 FPSQR 外其余指令的平均CPI 为 X 则 2.375 = 20 × 4% + (1...