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计算机系统结构题目

系统结构题目

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计算机系统结构中课后题的答案，以及老师上课讲的题目。

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1.1 计算机系统的多级层次结构

2. 阿姆达尔 (Amdahl) 定律

系统中某一部件由于采用某种更快的执行方

式后，整个系统性能的提高与这种方式的使用频

率或占总执行时间的比例有关。

假设对机器进行某种改进，定义加速比为改进前后

性能或时间的比值：

Fe 是计算机执行某个任务的总时间中可被改进部分的时间所

占的百分比，总小于 1 。

Se 是改进部分采用改进措施后比没有采用改进措施前性能提

高的倍数，总大于 1 。

SeFeFeT

/)1(





当 Fe 为 0 ，即没有可改进部分时， Sp 为 1 ，所以

性能的提高幅度受改进部分所占比例的限制。

当 Se→∞ 时，则 Sp1-Fe 。因此，可获取性能改

善的极限值受到 Fe 值的约束 ;

【例题】假设系统某一部件的处理速度加快 10

倍，该部件的原处理时间仅为整个运行时间的 40

% ，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高

多少 ?

2 、假设系统某一部件的处理速度加快

9 倍，但该部件的原处理时间仅为整个

运行时间的 45% ，则采用加快措施后能

使整个系统的性能提高多少 ?

假定要将某一执行部件改进后速度提

高 10 倍，改进后被改进部件执行时间

占系统总运行时间的 50% 。问改进后，

获得的加速比 Sp 是多少 ?

3. CPU 性能公式

一个程序所花的 CPU 时间 CPUT 可如下描述：

CPUT = NC×t = NC/f

NC 为 CPU 时钟周期总数， t 为时钟周期长度， f 为频

率

CPUT =IC×CPI×t=(I

Ｎ

×CPI)/f

IC 为指令的条数 ,CPI 为每条指令的平均时钟周期数

结论： CPU 的性能与 3 个要素有关：①时钟频率 f ；②

每条指令所花的时钟周期数 CPI ；③ 指令条数 IC 。

其中时钟频率取决于硬件技术和组织， CPI 取决于系统

结构组织和指令集，指令数目取决于系统结构的指令集和

编译技术。

CPI=CPU 时钟周期总数 /IC

IC 表示一个程序的指令条数

CPI 表示每条指令平均时钟周期数

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