计算机组成与系统结构部分答案 第7章习题答案VIP专享VIP免费

7.27.57.7最大吞吐率=1/max{τ}=1/(120ns)= 8.33MFLOPS CPI2=1+20%*0.5=1.1吞吐率 TP=fclk/CPI故 TP1/TP2=CPI2/CPI1=1.1快 10%1) 1000 条指令的执行时间为(10+5+5+10+5+(1000-1)*10)ns=10025ns故吞吐率为 1000/10025ns=99.8MIPS非流水时，1000 条指令执行时间为(10+5+5+10+5)*1000=35000ns故加速比=35000/10025=3.492) 将第 1 级和第 4 级流水段重复设置或细分，从而将两段的处理时间降为5ns，此时最大吞吐率=1/(5ns)=200MIPS7.8一旦确定 I3 分支，则认为编译器可提前预测到分支线路 I3→I8→I9→I6，故 I9→I6 的跳转不造成断流。整个流水线只有 I3→I8，I6→I2 会产生断流。S51234562345623456S41234567234567234567S31234567234567234567S21234567234567234567S11234567234567234567未 分 支未 分 支 未分支2389623896723489672348967234589672345896723456896723456896723456789672345678967分支分支结束指令数为 1+5×10+1=52无跳转时，从 I2 到 I6 花时间 5+5-1=9有跳转时，从 I2 到 I3 花时间 2+5-1=6，从 I8、I9 到 I6 花时间 3+5-1=7，共为 6+7=13故总时间 T=τ(1+(9+13)×5+1)=112τ或者：每次循环 I6→I2 跳转，需重新充满流水线，需时间(5-1)×9条件分支 I3 跳转，需重新充满流水线，需时间(5-1)×5总时间 T=τ(52+5-1+(5-1)×9+(5-1)×5)=112τ吞吐率为 TP=52/(112τ)= 0.464/τ无流水线时，总时间为 T=5τ×52=260τ故加速比为 260/112=2.32若仅考虑有效执行的 52 条指令在流水段上产生的设备运行效率，则 E=TP*τ=46.4%取指译码执行 MUL执行 ADD执行 MOV7.10非流水机的指令平均执行时间为(4*40%+4*20%+5*40%)*10ns=44ns流水机指令平均执行时间为 11ns，故加速比为 47.111)2)MUL2222ADD333MOV11译码123取指1237.121) 非流水执行时间为 T1=100*CPI/fclk=100*4/25M=16us流水执行时间 T2=(100+5-1)/20M=5.2us故加速比为 16/5.2=3.0772) 速率为 TP1=100/T1=100/16us=6.25MIPS TP2=100/T2=100/5.2us=19.23MIPS7.131: R1=A1+A22: R2=A3+A43: R3=A5+A64:R4=A7+A85:R5=A9+A106: R6=R1+R27: R7=R3+R48: R8=R5+R69:R9=R7+R8S5123456789S4123456789S3123456789S2123456789S1123456789吞吐率 TP=9/(21τ)= 0.429/τ 加速比=5*9/21= 2.143效率 E=TP*τ=0.4297.14TP=n/(3(n-1)+1+3+1+1) τ =n/(3n+3) τ =100/303 τ = 0.33/ τ ， τ =1us ， 故=0.33MIPS7.151S1S2S3S42S1S2S3S43S1S2S3S44S1S2S3S45S1S2S3S46S1S2S3S47S1S2S3S48S1S2S3S49S1S2S3S4需要 6 个时钟周期每个部件执行 3 条指令，3 个周期，故效率为 3/6=0.57.161) τ=1/fclk=1/1G=1ns2) 一条指令执行 8τ=8ns3) 理想 CPI=1/m=0.5TPmax=fclk/CPI=1G/0.5=2G4) 执行 1000 条指令需要时间(1000*CPI+8-1)τ=507ns 非流水时需要 1000*8*τ=8000ns加速比为 8000/507= 15.7797.171) 52) 5/(2ns)=2500 MIPS