高教版課后習(xí)題答案

1、第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念1.6某臺(tái)主頻為400MHz的計(jì)算機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序，程序中指令類型、執(zhí)行數(shù)量和平均時(shí)鐘周期數(shù)如下：指令類型指令執(zhí)行數(shù)量平均時(shí)鐘周期數(shù)整數(shù)450001數(shù)據(jù)傳送750002浮點(diǎn)80004分支15002求該計(jì)算機(jī)的有效CPI、MIPS和程序執(zhí)行時(shí)間。解：（1）CPI＝(450001＋750002＋80004＋15002)129500＝1.776（2）MIPS速率＝fCPI＝4001.77

2、6＝225.225MIPS（3）程序執(zhí)行時(shí)間=(450001＋750002＋80004＋15002)／400=575s沒有錯(cuò)誤，但是不嚴(yán)密，指令數(shù)量的單位是MIPS.1.7將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中某一功能的處理速度加快10倍，但該功能的處理時(shí)間僅為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的40%，則采用此增強(qiáng)功能方法后，能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高多少？解由題可知：可改進(jìn)比例=40%=0.4部件加速比=10根據(jù)Amdahl定律可知：??5625.1104.04.011????

3、系統(tǒng)加速比采用此增強(qiáng)功能方法后，能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高到原來的1.5625倍。1.8計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有三個(gè)部件可以改進(jìn)，這三個(gè)部件的部件加速比為：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的可改進(jìn)比例均為30%，那么當(dāng)部件3的可改進(jìn)比例為多少時(shí)，系統(tǒng)加速比才可以達(dá)到10？（2）如果三個(gè)部件的可改進(jìn)比例分別為30%、30%和20%，三個(gè)部件同時(shí)改進(jìn)，那么系統(tǒng)中不可加速部分的執(zhí)行時(shí)間在總執(zhí)行時(shí)間中占的比例

4、是多少？解：（1）在多個(gè)部件可改進(jìn)情況下，Amdahl定理的擴(kuò)展：?????iiinSFFS)1(1已知S1＝30，S2＝20，S3＝10，Sn＝10，F(xiàn)1＝0.3，F(xiàn)2＝0.3，得：）（）（10200.3300.30.30.3111033FF??????得F3＝0.36，即部件3的可改進(jìn)比例為36%。（2）設(shè)系統(tǒng)改進(jìn)前的執(zhí)行時(shí)間為T，則3個(gè)部件改進(jìn)前的執(zhí)行時(shí)間為：（0.30.30.2）T=0.8T，不可改進(jìn)部分的執(zhí)行時(shí)間為0.2T。已

5、知3個(gè)部件改進(jìn)后的加速比分別為S1＝30，S2＝20，S3＝10，因此3個(gè)部件改進(jìn)后的執(zhí)行時(shí)間為：TTTTTn045.0102.0203.0303.0????加速比=?????iiinSFFS)1(1=1.78第3章流水線技術(shù)3.4設(shè)一條指令的執(zhí)行過程分成取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階段，每個(gè)階段所需的時(shí)間分別為△t、△t和2△t。分別求出下列各種情況下，連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間。（1）順序執(zhí)行方式；（2）只有“取指令”與“執(zhí)行指令

6、”重疊；（3）“取指令”、“分析指令”與“執(zhí)行指令”重疊。解：（1）每條指令的執(zhí)行時(shí)間為：△t＋△t＋2△t＝4△t連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間為：4N△t（2）連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間為：4△t＋3（N1）△t＝（3N＋1）△t（3）連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間為：4△t＋2（N1）△t＝（2N＋2）△t3.9列舉出下面循環(huán)中的所有相關(guān)，包括輸出相關(guān)、反相關(guān)、真相關(guān)。f(i=2i100i=i1)a[i]=b[i]a[i]s1c[i1]=

7、a[i]d[i]s2a[i1]=2b[i]s3b[i1]=2b[i]s4解：展開循環(huán)兩次：a[i]=b[i]a[i]s1c[i1]=a[i]d[i]s2a[i1]=2b[i]s3b[i1]=2b[i]s4a[i1]=b[i1]a[i1]s1’c[i2]=a[i1]d[i1]s2‘a(chǎn)[i]=2b[i1]s3‘b[i2]=2b[i1]s4‘輸出相關(guān)：無反相關(guān)：無真相關(guān)：S1&S2由于循環(huán)引入的相關(guān)：S4&S4’（真相關(guān)）、S1’&S4（真相