高教版课后习题答案.doc

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1、第1章计算机系统结构的基本概念1.6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：（1）CPI＝(45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2)/＝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＋1500×2)／400=575s没有错误，但是不严密，指令数量的单位是MIPS.1

2、.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=40%=0.4部件加速比=10根据Amdahl定律可知：采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高到原来的1.5625倍。1.8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

3、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：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=0.045T+0.2T=0.245T那么系统中不可改进部分的

4、执行时间在总执行时间中占的比例是：1.9假设某应用程序中有4类操作，通过改进，各操作获得不同的性能提高。具体数据如下表所示：操作类型程序中的数量（百万条指令）改进前的执行时间（周期）改进后的执行时间（周期）操作11021操作2302015操作335103操作41541（1）改进后，各类操作的加速比分别是多少？（2）各类操作单独改进后，程序获得的加速比分别是多少？（3）4类操作均改进后，整个程序的加速比是多少？解：根据Amdahl定律可得操作类型各类操作的指令条数在程序中所占的比例Fi各类操作的加速比Si各类操作单独改进后，程序获得的加速比操作111.1%21.06操作233.3%1.33

5、1.09操作338.9%3.331.37操作416.7%41.144类操作均改进后，整个程序的加速比：讨论：这道题答案我认为是错了。我的参考答案：算法一，用最原始的加速比公式：加速比=改进前执行时间/改进后执行时间=（10*2+30*20+35*10+15*4）/（10*1+30*15+35*3+15*1）=1030/580=1.78算法二，部件比例。注意定义：部件比例的定义是可改进的部分的执行时间在总的执行时间中所占的比例。因此操作类型各类操作的在总的执行时间中所占的比例Fi各类操作的加速比Si操作120/10302操作2600/103020/15操作3350/103010/3操作46

6、0/10304/1加速比==1.78第3章流水线技术3.4设一条指令的执行过程分成取指令、分析指令和执行指令三个阶段，每个阶段所需的时间分别为△t、△t和2△t。分别求出下列各种情况下，连续执行N条指令所需的时间。（1）顺序执行方式；（2）只有“取指令”与“执行指令”重叠；（3）“取指令”、“分析指令”与“执行指令”重叠。解：（1）每条指令的执行时间为：△t＋△t＋2△t＝4△t连续执行N条指令所需的时间为：4N△t（2）连续执行N条指令所需的时间为：4△t＋3（N-1）△t＝（3N＋1）△t（3）连续执行N条指令所需的时间为：4△t＋2（N-1）△t＝（2N＋2）△t3.9列举出下面循

7、环中的所有相关，包括输出相关、反相关、真相关。for(i=2;i<100;i=i+1)a[i]=b[i]+a[i];/*s1*/c[i+1]=a[i]+d[i];/*s2*/a[i-1]=2*b[i];/*s3*/b[i+1]=2*b[i];/*s4*/解：展开循环两次：a[i]=b[i]+a[i];/*s1*/c[i+1]=a[i]+d[i];/*s2*/a[i-1]=2*b[i];/*s3*/b[i+1]=2*b[i];/*s4