计算机系统结构作业答案第一章(张晨曦)

第一章 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

解：IC CPI IC CPI i

i

/)(∑⨯=

4500017500028000415002

1.776450007500080001500

CPI ⨯+⨯+⨯+⨯=

=+++

6

40010225.2251.776

f MIPS MIPS CPI ⨯===速率

程序执行时间=

64(4500017500028000415002)/(40010) 5.7510-⨯+⨯+⨯+⨯⨯=⨯s

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＝

1

1 1.5714(10.4(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 e o e S f f T T )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

332211321)](1[-⎭⎬

⎫⎩

⎨⎧+++++-=S f S f

S f f f f S

1

3330203.0303.0)]3.03.0(1[10-⎭⎬

⎫⎩

⎨⎧

+++++-=f f 36.018065

3==

f

2）

82.07.14126012

602.1609.0606.02

.02.010

2.020

3.0303.02

.02.010

2.020

3.0303.0)]2.03.03.0(1[==+++=

+++=

+++++-=

T T

T T 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

1.0110*2/1030

(110*2/1030)2

=-+

操作2改进后，程序获得的加速比为：1

1.1630*20/1030

(130*20/1030)4/3

=-+

操作3改进后，程序获得的加速比为：

1

1.3135*10/1030

(135*10/1030)10/3

=-+

操作4改进后，程序获得的加速比为：

1

1.0515*4/1030)

(115*4/1030)4

=-+

3).四类操作均改进后，整个程序的加速比是：

1030

1.7810*130*1535*315*1

=+++