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时间:2020-09-21
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1、...[例题1.1]假设将某一部件的处理速度加快到10倍,该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%,则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少?[解答]由题意可知:Fe=0.4,Se=10,根据Amdahl定律,加速比为:Sn=1/(0.6+0.4/10)=1.56[例题1.2]采用哪种实现技术来求浮点数平方根FPSQR的操作对系统的性能影响较大。假设FPSQR操作占整个测试程序执行时间的20%。一种实现方法是采用FPSQR硬件,使FPSQR操作的速度加快到10倍。另一种实现方法是使所有浮点数据指令的速度加快,使FP指令的速度加快到2倍,还假设FP指令占整个执行时间的
2、50%。请比较这两种设计方案。[解答]分别计算出这两种设计方案所能得到的加速比:[例题1.2][解答]=(4*25%)+(1.33*75%)=2.0方案1:CPI1=CPI原-2%*(CPI老1-CPI新1)=2.0-2%*(20-2)=1.64方案2:CPI2=CPI原-25%*(CPI老2-CPI新2)=2.0-25%*(4-2)=1.5方案2的加速比=CPU时间原/CPU时间2=IC*时钟周期*CPI原/IC*时钟周期*CPI2=2/1.5=1.33[习题1.17]假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍,且Cache被访问命中的概率为90%,则采用Cache后
3、,能使整个存储系统获得多高的加速比Sp?[解答]我们首先对新的存储系统的性能做以下的假设:在Cache不命中的情况下,对Cache的访问不会额外损失时间,即:首先,决定Cache是否命中所用的时间可以忽略;其次,在从主存向Cache传输的同时,数据也被传输给使用部件(不需要再从Cache中读取)。这样,新的存储系统中,平均存取时间分为两个部分:其中,R表示各种情况所占的比例。根据加速比的计算公式,[习题1.19].......[解答]CPI=∑CPIi×[Ii/Ic]=45000/105+(32000×2)/105+(15000×2)/105+(8000×2)/105=
4、1.55MIPS=(40×106)/(1.55×106)=25.8MIPSTe=105/(25.8×106)=3.88ms[习题1.20]某工作站采用时钟频率为15MHz、处理速率为10MIPS的处理机来执行一个已知混合程序。假定每次存储器存取为1周期延迟、试问:(1)此计算机的有效CPI是多少?(2)假定将处理机的时钟提高到30MHz,但存储器子系统速率不变。这样,每次存储器存取需要两个时钟周期。如果30%指令每条只需要一次存储存取,而另外5%每条需要两次存储存取,还假定已知混合程序的指令数不变,并与原工作站兼容,试求改进后的处理机性能。[解答](1)由MIPS=时钟
5、频率/(CPI×106),则有:CPIA=时钟频率/(MIPS×106)=1.5。 (2)当时钟频率为15MHZ时,假设不进行存储操作指令的CPI为x,则要进行一次存储操作指令的CPI为1+x,要进行二次存储操作指令的CPI为2+x,因此有: 1.5=x×65%+(1+x)×30%+(2+x)×5% 解得x=1.1 当时钟频率为30MHZ时,不进行存储操作指令的CPI不变为1.1,要进行一次存储操作指令的CPI为2+x=3.1,要进行二次存储操作指令的CPI为4+x=5.1,因此平均CPI为:CPIB=1.1×65%+3.1×30%+5.1×5%=1.9 所以MIPSB
6、=时钟频率/(CPIB×106)=(30×106)/(1.9×106)=15.8 [习题2.13]一个处理机共有10条指令,各指令在程序中出现的概率如下表:指令信号出现概率Huffman编砝码2/8扩展编砝码3/7扩展编砝码10.250.2030.1540.105 一个处理机共有10条指令,各指令在程序中出现的概率如下表:指令信号出现概率Huffman编砝码2/8扩展编砝码3/7扩展编砝码10.2520.2030.1540.1050.0860.0870.0580.049.......0.03100.02(1)采用最优Huffman编码法(信息熵)计算这10条指令的操作码
7、最短平均长度。(2)采用Huffman编码法编写这10条指令的操作码,并计算操作码的平均长度,计算与最优Huffman编码法(信息熵)相比的操作码信息冗余量。将得到的操作码编码和计算的结果填入上面的表中。(3)采用2/8扩展编码法编写这10条指令的操作码,并计算操作码的平均长度,计算与最优Huffman编码法相比的操作码信息冗余量。把得到的操作码编码和计算的结果填入上面的表中。(4)采用3/7扩展编码法编写这10条指令的操作码,并计算操作码的平均长度,计算与最优Huffman编码法相比的操作码信息冗余量。把得到的操作码编码和计算的结果填入
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