机组成与系统结构课后答案全(清华大学出版社_袁春风主编).pdf

第 1 章 习 题 答 案 5 ．若有两个基准测试程序P1 和P2 在机器M1 和M2 上运行，假定M1 和M2 的价格分别是5000 元和8000 元，下表给出了P1 和P2 在M1 和M2 上所花的时间和指令条数。 M1 M2 程序 指令条数 执行时间(ms) 指令条数 执行时间(ms) 6 6 P1 200×10 10000 150×10 5000 3 3 P2 300×10 3 420×10 6 请回答下列问题： （1）对于P1 ，哪台机器的速度快？快多少？对于P2 呢？ （2 ）在M1 上执行P1 和P2 的速度分别是多少MIPS ？在M2 上的执行速度又各是多少？从执行速度 来看，对于P2 ，哪台机器的速度快？快多少？ （3 ）假定M1 和M2 的时钟频率各是800MHz 和1.2GHz，则在M1 和M2 上执行P1 时的平均时钟周 期数CPI 各是多少？ （4 ）如果某个用户需要大量使用程序P1 ，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么， 该用户需要大批购进机器时，应该选择M1 还是M2 ？为什么？（提示：从性价比上考虑） （5 ）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1 和P2 一样多，主要关心的也是响应时 间，那么，应该选择M1 还是M2 ？为什么？ 参考答案： （1） 对于P1 ，M2 比M1 快一倍；对于P2 ，M1 比M2 快一倍。 （2 ） 对于M1 ，P1 的速度为：200M/10=20MIPS ；P2 为300k/0.003=100MIPS 。 对于M2 ，P1 的速度为：150M/5=30MIPS；P2 为420k/0.006=70MIPS 。 从执行速度来看，对于P2 ，因为100/70=1.43 倍，所以M1 比M2 快0.43 倍。 6 （3 ） 在M1 上执行P1 时的平均时钟周期数CPI 为：10×800M/(200×10 )=40 。 6 在M2 上执行P1 时的平均时钟周期数CPI 为：5×1.2G/(150×10 )=40 。 （4 ） 考虑运行P1 时M1 和M2 的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性 能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。故性价比R 为： R=1/(执行时间×价格) R 越大说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。 因为10×5000 5×8000，所以，M2 的性价比高。应选择M2 。 （5 ） P1 和P2 需要同等考虑，性能有多种方式：执行时间总和、算术平均、几何平均。 若用算术平均方式，则：因为 (10+0.003)/2×5000 (5+0.006)/2×8000，所以M2 的性价比高，应 选择M2 。 若用几何平均方式，则：因为sqrt(10×0.003) ×5000 sqrt(5×0.006) ×8000，所以M1 的性价比高， 应选择M1 。 6 ．若机器M1 和M2 具有相同的指令集，其时钟频率分别为1GHz 和1.5GHz。在指令集中有五种不同类 型的指令A~E 。下表给出了在M1 和M2 上每类指令的平均时钟周期数CPI 。 机器 A B C D E M1 1