計算機系統(tǒng)結構教程課后答案-wenkub.com
2025-06-20 19:51 本頁面
【正文】 我不知道年少輕狂，我只知道勝者為王。解： CPI=CPI 執(zhí)行+存儲停頓周期數(shù)/指令數(shù)存儲停頓由下列原因引起：l 從主存中取指令l load和store指令訪問數(shù)據(jù)l 由TLB引起（1）對于理想TLB，TLB不命中開銷為0。每個塊中有32字節(jié)，20%的指令是數(shù)據(jù)傳送指令。因此 偽命中率偽相聯(lián)＝命中率2路－命中率1路＝（1－不命中率2路）－（1－不命中率1路）＝不命中率1路－不命中率2路。解：不管作了何種改進，不命中開銷相同。這時只需要1個額外的周期。除了通信以外，假設計算中的訪問均命中局部存儲器。上述分析如下表所示。試對于以下兩種情況計算主存頻帶的平均使用比例。由計算結果能得出什么結論？(1)，時鐘周期為2ns，；(2)兩者Cache容量均為64KB，塊大小都是32字節(jié)；(3)組相聯(lián)Cache中的多路選擇器使CPU的時鐘周期增加了10％；(4)這兩種Cache的不命中開銷都是80ns；(5)命中時間為1個時鐘周期；(6)％，％。試問：在這種情況下，該Cache系統(tǒng)的局部不命中率和全局不命中率各是多少？ 解：局部不命中率 = 該級Cache的不命中次數(shù)/到達該級Cache的訪存次數(shù)。因此，分離Cache的總體不命中率為：（75%%）＋（25%%）＝%； 容量為64KB的混合Cache的不命中率略低一些，%。所以 程序的CPI ＝ 1 ＋ 2 5% (1 －90%) ＝. 假設對指令Cache的訪問占全部訪問的75%；而對數(shù)據(jù)Cache的訪問占全部訪問的25%。②相對于采用固定的2個時鐘周期延遲的分支處理，哪種方法程序執(zhí)行速度更快？解：（1）程序執(zhí)行的CPI = 沒有分支的基本CPI（1） + 分支帶來的額外開銷分支帶來的額外開銷是指在分支指令中，緩沖命中但預測錯誤帶來的開銷與緩沖沒有命中帶來的開銷之和。存向量三條指令三個編隊T200=4x(15+Tstart)+200x3=660+(4xTstart)Tstart=12+7+12=31T200=660+4x31=784解：Cray YMP/8的峰值性能為： R∞ = (1+1)8/(6x103 )= 16 = 2667MFLOPS. 假設有一條長流水線，僅僅對條件轉移指令使用分支目標緩沖。實際吞吐率為+1的鏈接技術，先計算(A+B)*C,在流水線不停流的情況下，接著計算(D+E)*F。所以吞吐率為： 如果不用流水線，由于一次求積需4△t，一次求和需4△t，則產(chǎn)生上述7個結果共需（44+34）△t =28△t。所以吞吐率為： 如果不用流水線，由于一次求積需3△t，一次求和需5△t，則產(chǎn)生上述7個結果共需（45+33）△t =29△t。解：首先，應選擇適合于流水線工作的算法。n 變成八級流水線（細分）n 重復設置部件12313241424344，其中每當流經(jīng)第3段時，總要在該段循環(huán)一次，然后才能流到第4段。該指令流水線由六個功能段取指、譯碼、取數(shù)、運一、運二和存數(shù)等組成，則程序指令執(zhí)行過程的流水線時空圖如下圖所示。二是“寫—寫”相關，k+1指令對R0的寫對指令本身是第六個時鐘，而要求該指令進入流水線應在程序執(zhí)行開始后的第三個時鐘，所以對R0的寫是在程序執(zhí)行開始后的第八個時鐘。每少一條二地址指令，則多26條一地址指令，所以一地址指令最多有（16A）*26條，每條指令的取指令、指令譯碼需要一個時鐘周期，MOVE、ADD和MUL操作分別需要2個、3個和4個時鐘周期，每個操作都在第一個時鐘周期從通用寄存器中讀操作數(shù)，在最后一個時鐘周期把運算結果寫到通用寄存器中。已知3個部件改進后的加速比分別為S1＝30，S2＝20，S3＝10，因此3個部件改進后的執(zhí)行時間為： 改進后整個系統(tǒng)的執(zhí)行時間為：Tn == + = 那么系統(tǒng)中不可改進部分的執(zhí)行時間在總執(zhí)行時間中占的比例是： %，其中浮點數(shù)平方根FPSQR占全部指令的比例為4%，F(xiàn)P操作的CPI為5，F(xiàn)PSQR操作的CPI為20。. . . . 某臺主頻為400MHz的計算機執(zhí)行標準測試程序，程序中指令類型、執(zhí)行數(shù)量和平均時鐘周期數(shù)如下：指令類型 指令執(zhí)行數(shù)量 平均時鐘周期數(shù)整數(shù) 45000 1數(shù)據(jù)傳送 75000 2浮點 8000 4分支 1500 2求該計算機的有效CPI、MIPS和程序執(zhí)行時間。解：改進前： CPI = 5 30% + (1 30%) = 設除FPSQR外其余指令的平均CPI為X則 = 20 4% + (1 4%)X ，解出X = 方案1： CPI1 = 3 4% + (1 4%) = 方案2： CPI2 = 3 30% + (1 30%) = 解：0111043
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