计算机组成习题答案解析(清华大学出版社)Word文档下载推荐.doc

1、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？（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？参考答案：（1） 对于P1，M2比M

2、1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。（3） 在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10800M/（200106）=40。在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：51.2G/（150（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

3、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105000 58000，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 （5+0.006）/28000，所以M2的性价比高，应选择M2。若用几何平均方式，则：因为sqrt（100.003） 5000 sqrt（50.006） 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

4、五种不同类型的指令AE。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ABCDE1245（1）M1和M2的峰值MIPS各是多少？（2）假定某程序P的指令序列中，五类指令具有完全相同的指令条数，则程序P在M1和M2上运行时，哪台机器更快？在M1和M2上执行程序P时的平均时钟周期数CPI各是多少？（1）M1上可以选择一段都是A类指令组成的程序，其峰值MIPS为1000MIPS。M2上可以选择一段A和B类指令组成的程序，其峰值MIPS为1500/2=750MIPS。（2）5类指令具有完全相同的指令条数，所以各占20%。在M1和M2上执行程序P时的平均时钟周期数CPI分别为： M1：20

5、%（1+2+2+3+4）= 0.212 = 2.4M2：（2+2+4+5+6）= 0.219 = 3.8 假设程序P的指令条数为N，则在M1和M2上的执行时间分别为：M1：2.4 N1/1G = 2.4N （ns）3.8N1/1.5G = 2.53 N （ns） M1执行P的速度更快，每条指令平均快0.13ns，也即M1比M2快0.13/2.53100%5%。（思考：如果说程序P在M1上执行比M2上快 （3.82.4）/3.8100%= 36.8%，那么，这个结论显然是错误的。请问错在什么地方？）7假设同一套指令集用不同的方法设计了两种机器M1和M2。机器M1的时钟周期为0.8ns，机器M2的

6、时钟周期为1.2ns。某个程序P在机器M1上运行时的CPI为4，在M2上的CPI为2。对于程序P来说，哪台机器的执行速度更快？假设程序P的指令条数为N，则在M1和M2上的执行时间分别为：4 N0.8 = 3.2N （ns）2 N1.2 = 2.4 N （ns） 所以，M2执行P的速度更快，每条指令平均快0.8ns，比M1快0.8/3.2100%=25%。8假设某机器M的时钟频率为4GHz，用户程序P在M上的指令条数为8109，其CPI为1.25，则P在M上的执行时间是多少？若在机器M上从程序P开始启动到执行结束所需的时间是4秒，则P占用的CPU时间的百分比是多少？程序P在M上的执行时间为：1.

7、2581091/4G = 2.5 s，从启动P执行开始到执行结束的总时间为4秒，其中2.5秒是P在CPU上真正的执行时间，其他时间可能执行操作系统程序或其他用户程序。程序P占用的CPU时间的百分比为：2.5/4 = 62.5%。9假定某编译器对某段高级语言程序编译生成两种不同的指令序列S1和S2，在时钟频率为500MHz的机器M上运行，目标指令序列中用到的指令类型有A、B、C和D四类。四类指令在M上的CPI和两个指令序列所用的各类指令条数如下表所示。各指令的CPIS1的指令条数S2的指令条数请问：S1和S2各有多少条指令？CPI各为多少？所含的时钟周期数各为多少？执行时间各为多少？参考答案：S

8、1有10条指令，CPI为 （51+22+23+14）/10=1.9, 所含的时钟周期数为101.9=19，执行时间为19/500M = 38ns。S2有8条指令，CPI为 （11+12+13+54）/8 =3.25, 所含的时钟周期数为83.25=26，执行时间为26/500M = 52ns。（注：从上述结果来看，对于同一个高级语言源程序，在同一台机器上所生成的目标程序不同，其执行时间可能不同，而且，并不是指令条数少的目标程序执行时间就一定少。10假定机器M的时钟频率为1.2GHz，某程序P在机器M上的执行时间为12秒钟。对P优化时，将其所有的乘4指令都换成了一条左移2位的指令，得到优化后的程

9、序P。已知在M上乘法指令的CPI为5，左移指令的CPI为2，P的执行时间是P执行时间的1.2倍，则P中有多少条乘法指令被替换成了左移指令被执行？显然，P的执行时间为10秒，因此，P比P多花了2秒钟，因此，执行时被换成左移指令的乘法指令的条数为1.2G2/（52） = 800M。第 二 章 习 题 答 案3实现下列各数的转换。（1） （25.8125）10= （?）2= （?） 8= （?） 16（2） （101101.011）2 = （?）10= （?） 16= （?） 8421（3） （0101 1001 0110.0011）8421 = （?） 2= （?（4） （4E.C）16 = （?

10、） 2（1）（25.8125）10 = （1 1001.1101）2 = （31.64） 8 = （19.D） 16（2）（101101.011）2 = （45.375）10 = （55.3） 8 = （2D.6） 16 = （0100 0101.0011 0111 0101） 8421（3）（0101 1001 0110.0011）8421 = （596.3）10 = （1001010100.01001100110011） 2 = （254.4CCC） 16（4）（4E.C）16 = （78.75）10 = （0100 1110.11） 24 假定机器数为8位（1位符号，7位数值），写出下列

11、各二进制数的原码和补码表示。+0.1001，0.1001，+1.0，1.0，+0.010100，0.010100，+0，0 原码 补码+0.1001：0.10010000.10010000.1001：1.10010001.0111000+1.0：溢出溢出1.0：溢出1.0000000+0.010100： 0.01010000.01010000.010100：1.01010001.1011000+0：0.00000000.00000000：1.00000000.00000005 假定机器数为8位（1位符号，7位数值），写出下列各二进制数的补码和移码表示。+1001，1001，+1，1，+1010

12、0，10100，+0，0 移码 补码+1001： 10001001 000010011001：01110111 11110111+1：10000001000000011：01111111111111111+10100：100101000001010010100：011011001110110010000000000000006 已知 x补，求x（1）x补=1.1100111 （2）x补=10000000（3）x补=0.1010010 （4）x补=11010011（1）x补=1.1100111 x = 0.0011001B（2）x补=10000000 x = 10000000B = 128（3）

13、x补=0.1010010 x = +0.101001B（4）x补=11010011 x = 101101B = 457假定一台32位字长的机器中带符号整数用补码表示，浮点数用IEEE 754标准表示，寄存器R1和R2的内容分别为R1：0000108BH，R2：8080108BH。不同指令对寄存器进行不同的操作，因而，不同指令执行时寄存器内容对应的真值不同。假定执行下列运算指令时，操作数为寄存器R1和R2的内容，则R1和R2中操作数的真值分别为多少？（1） 无符号数加法指令（2） 带符号整数乘法指令（3） 单精度浮点数减法指令R1 = 0000108BH = 0000 0000 0000 0000 0001 0000 1000 1011bR2=