计算机系统结构作业1 参考答案_1028036151

【知识点详解】 1. CPU 性能公式：CPU性能通常由执行速度、并行处理能力、内存访问效率等因素决定。在本题中提到的“CPU性能公式”可能指的是Amdahl定律，它描述了系统性能改进的极限。Amdahl定律指出，如果一个系统的某个部分被加速，整体性能的提升受到未改进部分比例的限制。公式为：加速比 = 1 / (未改进部分占比 + 改进部分占比 / 改进倍数)。 2. Amdahl定律的应用： - 第二个问题中，部件A和B的处理时间占比分别为f1和f2，加速后它们的速度分别为S1和S2。根据Amdahl定律，改进后的系统性能提高程度为1 / (f1 / S1 + f2 / S2 + (1 - f1 - f2))。 - 第三个问题中，被改进部件速度提高10倍，占比50%。那么，改进后系统加速比为1 / (0.5 / 10 + 0.5 / 1) = 5.5，这意味着整个系统运行速度提升了5.5倍。 3. 浮点运算性能优化： - 第四个问题涉及浮点指令的性能，FP指令中的FPSQR指令占比4%，CPI为20，而所有FP操作的平均CPI为5。为了评估改进方案，首先需要确定剩余FP指令的CPI（设为CPI_x），通过解方程26% * CPI_x + 4% * 20 = 5 * 30%得出CPI_x = 35/13。 - 方案1：FPSQR的CPI减至3，改进后的平均CPI为1.695。 - 方案2：所有FP操作的CPI减至3，改进后的平均CPI为1.775。在这个例子中，方案1提供了更好的性能提升。 注意，对于浮点指令性能优化的问题，由于题目的描述不清晰，可能存在两种理解，导致计算出不同结果。不同的假设会改变CPI的计算方式，但不论哪种理解，改进前FP的CPI为5都应当包含FPSQR指令，而方案2中将所有FP操作的CPI减至3则不包括FPSQR，这将影响最终的性能评估。 总结来说，本作业主要涵盖了计算机系统性能分析的关键概念，如CPU性能公式（Amdahl定律）和浮点运算的性能优化策略。理解这些概念对于理解和设计高效计算机系统至关重要。在实际应用中，需要明确性能指标的计算方式，并对题目描述有准确的理解，以避免误解导致的错误分析。