计算机系统结构习题课-万继光.ppt

习题6.7（ GCD测试方法） 在使用GCD测试之前，必须先对这段代码进行“规范化”——修改下标从1开始，而且每次循环后增加1。 For(i=1;i=100;i+=2) a[i]=a[i-1]; 规范化为：For(k=1;k=50;k++) a[2K]=a[2K-1]; 在这个循环中a=2，b=0，c=2，d=-1， 这样GCD(a,c)=2, d-b=-1， 由于前者不能够整除后者； 该循环不存在循环携带的真数据相关。 习题6.8（循环展开） 表6.1本节使用的浮点流水线的延迟 产生结果的指令 使用结果的指令 延迟(cycles) 浮点计算 另一个浮点计算 3 浮点计算 浮点store(S.D) 2 浮点Load(L.D) 浮点计算 1 浮点Load(L.D) 浮点store(S.D) 0 整数运算，分支延迟和load需要一个周期延迟， 如果分支的寄存器在前一条指令计算出，也需要一个周期延迟， 因为整数计算在第3个周期完成，而分支第2个周期就用到 DADDIU R1, R1, #-8 7 (空转) 8 BNE R1, R2, Loop 9 习题6.8 在不进行指令调度的情况下，程序的实际执行情况如下： 指令流出时钟 Loop： L.D F0, 0(R1) 1 L.D F4, 0(R2) 2 (空转) 3 MUI.D F0, F0, F4 4 (空转) 5 (空转) 6 (空转) 7 ADD.D F2, F0, F2 8 DADDIU R1, R1, #-8 9 DADDIU R2, R2, #-8 10 BNE R1, R3, Loop 11 (空转) 12 计算原程序周期数： 每对元素所需的时钟周期数=12，其中空转数=5； 习题6.8 新程序 Loop: L.D F0,16(R1) ;F0 ←A(i+2) L.D F4,16(R2) ;F4 ←B(i+2) L.D F6,8(R1) ;F6 ←A(i+1) MUL.D F0,F0,F4 ;F0 ←A(i+2) ×B(i+2) L.D F8,8(R2) ;F8←B(i+1) L.D F10,0(R1) ;F10 ←A(i) MUL.D F6,F6,F8 ;F6 ←A(i+1) ×B(i+1) ADD.D F2,F0,F2 ; F2 ←F2+ A(i+2) ×B(i+2) L.D F12,0(R2) ;F12←B(i) DADDUI R1,R1,-24 ;R1 ←R1-24 MUL.D F10,F10,F12 ;F10 ←A(i) ×B(i) ADD.D F2,F6,F2 ; F2 ←F2+ A(i+1) ×B(i+1) DADDUI R2,R2,-24 ;R2 ←R2-24 BNE R1,R3,loop ;若R1 ≠R3,循环 (空转) ADD.D F2,F10,F2 ; F2 ←F2+ A(i) ×B(i) 新程序周期数：每对元素所需的时钟周期数=16/3=5.3，其中空转数=1/3=0.3 习题7.9（两级Cache ） 假设在3000次访存中，第一级cache不命中110次，第二级cache不命中55次。试问：在这种情况下，该cache系统的局部不命中率和全局不命中率各是多少？ 解： 第一级cache不命中率（全局和局部）是110/3000，即3.67%； 第二级cache的局部不命中率是55/110，即50%； 第二级cache的全局不命中率是55/3000，即1.83%。 习题7.10（存储系统性能指标） 习题7.10 平均访问时间＝命中时间＋失效率×失效开销 平均访问时间1-路=2.0+1.4% *80=3.12ns 平均访问时间2-路=2.0*(1+10%)+1.0% *80=3.0ns 两路组相联的平均访问时间比较低 CPUtime=（CPU执行+存储等待周期）*时钟周期 CPUtime=（IC*CPI执行+总访存失效次数*失效开销） *时钟周期 =IC*（CPI执行*时钟周期+每条指令的访存次数*失效率*失效开销*时钟周期） CPU time 1-way=IC(2.0*2+1.2*0.014*80)＝5.344IC CPU time 2-way=IC(2.2*2+1.2*0.01*80)＝5.36IC 相对性能比：5.36/5.344=1