计算机系统结构作业答案第一章(张晨曦)

第一章第一章 计算机体系结构的基本概念计算机体系结构的基本概念 1 6 对于一台 400MHz 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450001 数据传送750002 浮点80004 分支15002 求该计算机的有效 CPI MIPS 和程序执行时间 解 ICCPIICCPI ii 45000 175000 28000 4 1500 2 1 776 45000750008000 1500 CPI 6 400 10 225 225 1 776 f MIPSMIPS CPI 速率 程序执行时间 s 64 45000 1 75000 28000 4 1500 2 400 10 5 75 10 1 7 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 则采用此提高性能的方法后 能使整个系统的性能提高多少 解 部件加速比 11 可改进比例 40 系统加速比 11 1 5714 1 0 4 1 0 4可改进比例 可改进比例 部件加速 11比 1 8 计算机系统有三个部件可以改进 这三个部件的加速比如下 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 的可改进比例为 30 那么当部件 3 的可改进比例为多少时 系统的加速比才可以达到 10 2 如果三个部件的可改进比例为 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 e e eoe S f fTT 1 e e e S f f S 1 1 i i i i i S f f S 1 1 式中 fi 为可加速部件 i 在未优化系统中所占的比例 Si 是部件 i 的加速比 1 3 3 2 2 1 1 321 1 S f S f S f fffS 1 3 3 3020 3 0 30 3 0 3 03 0 1 10 f f 36 0 180 65 3 f 2 82 0 7 14 12 60 12 60 2 1 60 9 0 60 6 0 2 0 2 0 10 2 0 20 3 0 30 3 0 2 0 2 0 10 2 0 20 3 0 30 3 0 2 03 03 0 1 T TTT T p 1 9 解 1 操作 1 加速比 2 12 操作 2 加速比 20 154 3 操作 3 加速比 10 3 操作 4 加速比 4 14 2 改进前程序执行总时间 10 2 30 20 35 10 15 4 1030 操作 1 改进后 程序获得的加速比为 1 1 01 10 2 1030 1 10 2 1030 2 操作 2 改进后 程序获得的加速比为 1 1 16 30 20 1030 1 30 20 1030 4 3 操作 3 改进后 程序获得的加速比为 1 1 31 35 10 1030 1 35 10 1030 10 3 操作 4 改进后 程序获得的加速比为 1 1 05 15 4