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周期数如下： 指令类型 整数 数据传送 浮点 分支 求该计算机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。
解：CPI?指令执行数量 45000 75000 8000 1500 平均时钟周期数 1 2 4 2 ?(IC?CPI)/IC
iiCPI?45000?1?75000?2?8000?4?1500?2?1.776
45000?75000?8000?1500f400?106MIPS速率???225.225MIPS
CPI1.776 程序执行时间=
(45000?1?75000?2?8000?4?1500?2)/(400?106)?5.75?10?4s
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可改进比例(1?可改进比例）＋部件加速比＝10.4(1?0.4）＋11＝1.5714
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:
?f?Te?To?(1?fe)?e?
Se??S?1(1?fe)?feSe
S?1(1??fi)??iifiSi
?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。
?f?ffS??[1?(f1?f2?f3)]?1?2?3?S1S2S3??
?10.30.3f3??10??[1?(0.3?0.3?f3)]????302030? ?f3?2）
p?65?0.36180
[1?(0.3?0.3?0.2)]T0.3T0.3T0.2T???0.2T3020100.2?0.30.30.2???0.23020100.2?0.60.91.212???6060606012??0.8214.7
1.9
解：
1).操作1加速比＝2/1?2 操作2加速比＝20/15?4/3 操作3加速比＝10/3 操作4加速比＝4/1?4
2).改进前程序执行总时间＝10×2+30×20+35×10+15×4＝1030
?1.01
10*2/1030(1?10*2/1030)?21操作2改进后，程序获得的加速比为：?1.16
30*20/1030(1?30*20/1030)?4/3操作1改进后，程序获得的加速比为：
操作3改进后，程序获得的加速比为：
1135*10/1030(1?35*10/1030)?10/3115*4/1030)(1?15*4/1030)?4?1.31
操作4改进后，程序获得的加速比为：
?1.05
3).四类操作均改进后，整个程序的加速比是：
1030?1.78
10*1?30*15?35*3?15*1
计算机系统结构作业答案第一章(张晨曦)
