《计算机系统结构》 课件 第一章 计算机系统结构导论.ppt

MIPS存在的不足之处MIPS依赖于指令系统，比较不同指令系统是不准确的在同一台机器上，MIPS因程序不同而变化仅适于评估标量计算机MFLOPSmillionfloatingpointoperationpersecond每秒百万浮点操作MFLOPS基于操作而非指令，可比较两种不同机器；只能衡量浮点操作，而不能体现整体性能测试程序真实程序。例如：C编译程序，Tex软件，CAD工具核心程序。例如：Linpack小测试程序。例如：Quicksort综合测试程序。例如：Whetstone例1.11用一台40MHz处理执行标准测试程序，它包含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如表1.2所示，求有效CPI，MIPS速率和程序执行时间T指令类型指令数时钟周期数整数运算450001数据传送320002浮点运算150002控制传送80002解：利用前述公式MIPS速率=f/(CPI×106)=（40×106）/（1.55×106）=25.8(百万条指令/秒)程序执行时间T=IN/（MIPS×106）=（100000）/(25.8×106)=0.003875(秒)性能比较下表列出两个程序在A、B、C三台机器上的执行时间(秒)ABCW(1)W(2)W(3)程序11.0010.0020.000.500.9090.999程序21000.00100.0020.000.500.0910.001加权算术平均Am(1)500.5055.0020.00加权算术平均Am(2)91.9118.1920.00加权算术平均Am(3)2.0010.0920.00程序执行的衡量标准算术平均值法加权算术平均值 2.调和平均值法如果性能是用速度(MFLOPS)表示，可以采用调和平均值法来比较：Ri表示第i个程序的速度，Ri=1/Ti；而Ti为第i个程序的执行时间几何平均值基本思想源于性能规格化 例1.12已知4个程序在A,B,C三台计算机上的执行时间如表假设4个程序中每一个都有100000000条指令要执行，计算这3台计算机中每台机器上每个程序的MIPS速率用算术平均(Am)和调和平均(Hm)法来比较3台计算机的相对性能程序执行时间/s计算机A计算机B计算机C程序111020程序2100010020程序3500100050程序4100800100解：(1)程序MIPS速率(百万指令/秒)计算机A计算机B计算机C程序1100105程序20.115程序30.20.12程序410.1251解：(2)平均执行时间MIPS速率(百万指令/秒)计算机A计算机B计算机C算术平均(Am)25.32.813.25调和平均(Hm)0.250.22.1成本与价格构成价格的各个因素可以通过占成本或价格的百分比来表示价格由原料成本，直接成本，毛利和折扣等因素构成性能/成本问题复杂系统结构中并行性的发展并行性：是指系统具有可以同时进行运算或操作的特性，它包括同时性和并发性同时性：两个或两个以上的事件在同一时刻发生并发性：两个或两个以上的事件在同一时间间隔发生并行性的分级从处理数据的角度字串位串字串位并字并位串高低全并行从执行程序的角度指令内部并行指令级并行任务级或过程级并行高低全并行单处理机系统，并行性升到某一级别后，通过软件来实现多处理机系统，并行性由硬件实现提高并行性的技术途径时间重叠资源重复时间重叠+资源重复资源共享单处理机系统中并行性主导作用：时间重叠原理，开发了计算机系统中的指令级并行物质基础：部件功能专用化资源重复资源共享多处理机系统中的并行性也遵循时间重叠，资源重复，资源共享耦合度：反映多机系统各机器之间物理连接的紧密程度与交互作用能力的强弱紧耦合：计算机间物理连接的频带较高，一般通过总线或高速开关实现计算机互联松耦合：一般通过通道或通信线路实现计算机间的互联多处理机将处理功能分散给各个专用处理机去完成----异构型多处理机系统提高计算机系统速度----通过多处理机的并行处理，同构型多处理机系统20世纪70年代之后，随着芯片技术的飞速发展，为并行计算机系统提供强大物质