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作业2及答案1
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2022-08-03
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(1)比较执行时间: (2)比较 MIPS 指标 (1)执行时间:T=10*2+1=21s (2)如何优化:最直接的做法可以将 d=a×b−a×c 化为 d=a
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[1](10pts)在本题中,你要评价两种 CPU 体系结构的性能差异,CISC 和 RISC,一般来说
CISC 比较复杂,因此可以用较少的指令完成相同的任务。然而由于指令复杂,一条 CISC
指令需要花费的时间比 RISC 多。假设一个任务,需要 P 条 CISC 指令或者 2P 条 RISC 指
令,完成每条 CISC 指令花费 8T 纳秒(ns)时间,而完成每一条 RISC 指令花费 2T 纳秒时
间,在这个假设下,哪一个指令集的什么性能指标更好?请详细解释(题中 P 和 T 都是
参量)
(1)比较执行时间:
T(CISC)=P*8T=8PT 而 T(RISC)=2P*2T=4PT
所以 RISC 的等效指令时间更短
(2)比较 MIPS 指标
MIPS(CISC)=P/(8T*10^6) 而 MIPS(RISC)=2P/(2T*10^6)
所以 RISC 的指令执行速度更快
[2](10pts)有时候软件优化可以很大程度上提高计算机性能,假设一个 CPU 执行一条乘法
指令需要 10ns,加法指令需要 1ns。那么请问执行下面这个计算需要 CPU 花费多少时间?
d=a×b−a×c(2.1)
请问如何优化这个 CPU 系统使得能够减少公式(2.1)的执行时间。(可以发散思维考虑 CPU
优化和软件优化的各个方面)
(1)执行时间:T=10*2+1=21s
(2)如何优化:最直接的做法可以将 d=a×b−a×c 化为 d=a×(b-c),这样 CPU
少执行一次乘法;或者我们可以通过优化 CPU 的乘法指令和加减法指令的执行时 间来
优化这个 CPU 系统
[3](10pts)根据以下表格比较两台机器 M1 和 M2 的性能程序在 M1 上的执行时间在 M2
上的执行时间 A2.0 秒 1.5 秒 B5.0 秒 4.0 秒程序在 M1 上 1 分钟内执行的指令数在 M2 上
1 分钟内执行的指令数 A5×1096×109B1×1091.5×109
(1)就程序 A 而言哪一台机器的速度快,其比另一台快多少倍?
(2)就程序 B 而言哪一台机器的速度快,其比另一台快多少倍?
(3)请比较两台机器在运行程序 A 时的 MIPS 指标分别为多少?
(4)请比较两台机器在运行程序 B 时的 MIPS 指标分别为多少?
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