計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.7 將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中某一功能的處理速度加快10倍，但該功能的處理時(shí)間僅為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的40%，則采用此增強(qiáng)功能方法后，能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高多少？解 由題可知： 可改進(jìn)比例 = 40% = 0.4 部件加速比 = 10根據(jù)Amdahl定律可知：采用此增強(qiáng)功能方法后，能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高到原來(lái)的1.5625倍。1.8 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有三個(gè)部件可以改進(jìn)，這三個(gè)部件的部件加速比為：部件加速比1=30； 部件加速比2=20； 部件加速比3=10（1） 如果部件1和部件2的可改進(jìn)比例均為30%，那么當(dāng)部件3的可改進(jìn)比例為多少時(shí)，系統(tǒng)加速比才可以達(dá)到10？（2） 如果三個(gè)部

2、件的可改進(jìn)比例分別為30%、30%和20%，三個(gè)部件同時(shí)改進(jìn)，那么系統(tǒng)中不可加速部分的執(zhí)行時(shí)間在總執(zhí)行時(shí)間中占的比例是多少？解：（1）在多個(gè)部件可改進(jìn)情況下，Amdahl定理的擴(kuò)展：已知S130，S220，S310，Sn10，F(xiàn)10.3，F(xiàn)20.3，得：得F30.36，即部件3的可改進(jìn)比例為36%。（2）設(shè)系統(tǒng)改進(jìn)前的執(zhí)行時(shí)間為T，則3個(gè)部件改進(jìn)前的執(zhí)行時(shí)間為：（0.3+0.3+0.2）T = 0.8T，不可改進(jìn)部分的執(zhí)行時(shí)間為0.2T。已知3個(gè)部件改進(jìn)后的加速比分別為S130，S220，S310，因此3個(gè)部件改進(jìn)后的執(zhí)行時(shí)間為： 改進(jìn)后整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間為：Tn = 0.045T+0.2T

3、= 0.245T那么系統(tǒng)中不可改進(jìn)部分的執(zhí)行時(shí)間在總執(zhí)行時(shí)間中占的比例是：3.4 設(shè)一條指令的執(zhí)行過(guò)程分成取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階段，每個(gè)階段所需的時(shí)間分別為t、t和2t 。分別求出下列各種情況下，連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間。（1）順序執(zhí)行方式；（2）只有“取指令”與“執(zhí)行指令”重疊；（3）“取指令”、“分析指令”與“執(zhí)行指令”重疊。解：（1）每條指令的執(zhí)行時(shí)間為：tt2t4t連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間為：4Nt（2）連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間為：4t3（N-1）t（3N1）t（3）連續(xù)執(zhí)行N條指令所需的時(shí)間為：4t2（N-1）t（2N2）t4.2 簡(jiǎn)述Tomasulo算法的基本思想。

4、答：核心思想是： 記錄和檢測(cè)指令相關(guān)，操作數(shù)一旦就緒就立即執(zhí)行，把發(fā)生RAW沖突的可能性減小到最少； 通過(guò)寄存器換名來(lái)消除WAR沖突和WAW沖突。寄存器換名是通過(guò)保留站來(lái)實(shí)現(xiàn)，它保存等待流出和正在流出指令所需要的操作數(shù)。基本思想：只要操作數(shù)有效，就將其取到保留站，避免指令流出時(shí)才到寄存器中取數(shù)據(jù)，這就使得即將執(zhí)行的指令從相應(yīng)的保留站中取得操作數(shù)，而不是從寄存器中。指令的執(zhí)行結(jié)果也是直接送到等待數(shù)據(jù)的其它保留站中去。因而，對(duì)于連續(xù)的寄存器寫，只有最后一個(gè)才真正更新寄存器中的內(nèi)容。一條指令流出時(shí)，存放操作數(shù)的寄存器名被換成為對(duì)應(yīng)于該寄存器保留站的名稱（編號(hào)）。3.13有一個(gè)流水線由4段組成，其中每

5、當(dāng)流經(jīng)第3段時(shí)，總要在該段循環(huán)一次，然后才能流到第4段。如果每段經(jīng)過(guò)一次所需要的時(shí)間都是，問(wèn)：（1） 當(dāng)在流水線的輸入端連續(xù)地每時(shí)間輸入任務(wù)時(shí)，該流水線會(huì)發(fā)生什么情況？（2） 此流水線的最大吞吐率為多少？如果每輸入一個(gè)任務(wù)，連續(xù)處理10個(gè)任務(wù)時(shí)的實(shí)際吞吐率和效率是多少？（3） 當(dāng)每段時(shí)間不變時(shí)，如何提高該流水線的吞吐率？仍連續(xù)處理10個(gè)任務(wù)時(shí)，其吞吐率提高多少？解：（1）會(huì)發(fā)生流水線阻塞情況。第1個(gè)任務(wù)S1S2S3S3S4第2個(gè)任務(wù)S1S2stallS3S3S4第3個(gè)任務(wù)S1stallS2stallS3S3S4第4個(gè)任務(wù)S1stallS2stallS3S3S4（2）（3）重復(fù)設(shè)置部件吞吐率提高

6、倍數(shù)1.643.17 假設(shè)各種分支指令數(shù)占所有指令數(shù)的百分比如下：條件分支20%（其中的60%是分支成功的）跳轉(zhuǎn)和調(diào)用5%現(xiàn)有一條段數(shù)為4的流水線，無(wú)條件分支在第二個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束時(shí)就被解析出來(lái)，而條件分支要到第三個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束時(shí)才能夠被解析出來(lái)。第一個(gè)流水段是完全獨(dú)立于指令類型的，即所有類型的指令都必須經(jīng)過(guò)第一個(gè)流水段的處理。請(qǐng)問(wèn)在沒(méi)有任何控制相關(guān)的情況下，該流水線相對(duì)于存在上述控制相關(guān)情況下的加速比是多少？解：沒(méi)有控制相關(guān)時(shí)流水線的平均CPI1存在控制相關(guān)時(shí)：由于無(wú)條件分支在第二個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束時(shí)就被解析出來(lái)，而條件分支要到第3個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束時(shí)才能被解析出來(lái)。所以：（1）若使用排空流水線的策略

7、，則對(duì)于條件分支，有兩個(gè)額外的stall，對(duì)無(wú)條件分支，有一個(gè)額外的stall：CPI = 1+20%*2+5%*1 = 1.45 加速比S=CPI/1 = 1.45（2） 若使用預(yù)測(cè)分支成功策略，則對(duì)于不成功的條件分支，有兩個(gè)額外的stall，對(duì)無(wú)條件分支和成功的條件分支，有一個(gè)額外的stall 1：CPI = 1+20%*(60%*1+40%*2) +5%*1 = 1.33 加速比S=CPI/1 = 1.33（3）若使用預(yù)測(cè)分支失敗策略，則對(duì)于成功的條件分支，有兩個(gè)額外的stall；對(duì)無(wú)條件分支，有一個(gè)額外的stall；對(duì)不成功的條件分支，其目標(biāo)地址已經(jīng)由PC 值給出，不必等待，所以無(wú)延遲

8、：CPI = 1+20%*(60%*2 + 40%*0) +5%*1 = 1.29 加速比S=CPI/1 = 1.294.4 假設(shè)有一條長(zhǎng)流水線，僅僅對(duì)條件轉(zhuǎn)移指令使用分支目標(biāo)緩沖。假設(shè)分支預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的開(kāi)銷為4個(gè)時(shí)鐘周期，緩沖不命中的開(kāi)銷為3個(gè)時(shí)鐘周期。假設(shè)：命中率為90%，預(yù)測(cè)精度為90%，分支頻率為15%，沒(méi)有分支的基本CPI為1。（1） 求程序執(zhí)行的CPI。（2） 相對(duì)于采用固定的2個(gè)時(shí)鐘周期延遲的分支處理，哪種方法程序執(zhí)行速度更快？解：（1）程序執(zhí)行的CPI = 沒(méi)有分支的基本CPI（1） + 分支帶來(lái)的額外開(kāi)銷分支帶來(lái)的額外開(kāi)銷是指在分支指令中，緩沖命中但預(yù)測(cè)錯(cuò)誤帶來(lái)的開(kāi)銷與緩沖沒(méi)有命

9、中帶來(lái)的開(kāi)銷之和。分支帶來(lái)的額外開(kāi)銷= 15% * (90%命中×10%預(yù)測(cè)錯(cuò)誤×4 + 10沒(méi)命中×3)= 0.099所以，程序執(zhí)行的CPI 1 0.099 = 1.099（2）采用固定的2 個(gè)時(shí)鐘周期延遲的分支處理CPI = 1 + 15%×2 = 1.3由（1）（2）可知分支目標(biāo)緩沖方法執(zhí)行速度快。4.9 設(shè)指令流水線由取指令、分析指令和執(zhí)行指令3個(gè)部件構(gòu)成，每個(gè)部件經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t，連續(xù)流入12條指令。分別畫(huà)出標(biāo)量流水處理機(jī)以及ILP均為4的超標(biāo)量處理機(jī)、超長(zhǎng)指令字處理機(jī)、超流水處理機(jī)的時(shí)空?qǐng)D，并分別計(jì)算它們相對(duì)于標(biāo)量流水處理機(jī)的加速比。解：標(biāo)量流

10、水處理機(jī)的時(shí)空?qǐng)D：執(zhí)行完12條指令需T114t。超標(biāo)量流水處理機(jī)與超長(zhǎng)指令字處理機(jī)的時(shí)空?qǐng)D：超標(biāo)量流水處理機(jī)中，每一個(gè)時(shí)鐘周期同時(shí)啟動(dòng)4條指令。執(zhí)行完12條指令需T25t，相對(duì)于標(biāo)量流水處理機(jī)的加速比為：超長(zhǎng)指令字處理機(jī)中，每4條指令組成一條長(zhǎng)指令，共形成3條長(zhǎng)指令。執(zhí)行完12條指令需T35t，相對(duì)于標(biāo)量流水處理機(jī)的加速比為：超流水處理機(jī)的時(shí)空?qǐng)D：超流水處理機(jī)中，每1/4個(gè)時(shí)鐘周期啟動(dòng)一條指令。執(zhí)行完12條指令需T45.75t，相對(duì)于標(biāo)量流水處理機(jī)的加速比為： 4、（10分）假定我們有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，如果所有的cache訪問(wèn)都命中的話，它的CPI是2.0。唯一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)指令是store和

11、load，它們占指令總數(shù)的40，不命中損失是25個(gè)時(shí)鐘周期，不命中率是2。如果所有的指令訪問(wèn)cache都命中的話，那么機(jī)器的速度是存在cache不命中時(shí)的多少倍？首先計(jì)算所有cache訪問(wèn)都命中時(shí)計(jì)算機(jī)的性能：    CPU執(zhí)行時(shí)間（CPU時(shí)鐘周期內(nèi)存停機(jī)周期）×時(shí)鐘周期時(shí)長(zhǎng)           （IC×CPI0）×時(shí)鐘周期時(shí)長(zhǎng)       

12、60;    IC×2.0×時(shí)鐘周期時(shí)長(zhǎng)    現(xiàn)在計(jì)算考慮cache不命中在內(nèi)的真實(shí)計(jì)算機(jī)性能，我們先計(jì)算內(nèi)存停機(jī)周期：    內(nèi)存停機(jī)周期IC×每條指令訪問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)×不命中率×不命中損失           IC×（10.4）×0.02×25    &#

13、160;      IC×0.7    其中（10.4）代表每條指令訪問(wèn)一次內(nèi)存,而占指令總數(shù)40%的store和load訪問(wèn)兩次內(nèi)存,所以平均每條指令訪問(wèn)訪問(wèn)(1+0.4)次內(nèi)存。這樣總的性能是：    CPU執(zhí)行時(shí)間=（IC×2.0IC×0.7）×時(shí)鐘周期時(shí)長(zhǎng)           = IC×2.

14、7×時(shí)鐘周期時(shí)長(zhǎng)    性能提高的比是執(zhí)行時(shí)間之比的倒數(shù)：    cache不命中考慮在內(nèi)的CPU執(zhí)行時(shí)間/cache訪問(wèn)全部命中的CPU執(zhí)行時(shí)間為：    2.7×IC×時(shí)鐘周期時(shí)長(zhǎng)/2.0×IC×時(shí)鐘周期時(shí)長(zhǎng)1.35    cache訪問(wèn)全部命中時(shí)的速度是有cache不命中時(shí)機(jī)器速度的1.35倍。   5、（10分）假設(shè)某臺(tái)機(jī)器訪問(wèn)存儲(chǔ)器都是cache命

15、中，那么它的CPI等于2。還假設(shè)只有Load和Store指令才能訪問(wèn)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，這兩種指令的數(shù)目占整個(gè)程序的40%。如果訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)出現(xiàn)cache缺失，則一次缺失需要花費(fèi)25個(gè)時(shí)鐘周期。問(wèn)這臺(tái)機(jī)器在所有指令都cache命中情況比有2%缺失情況快幾倍？根據(jù)題意，在程序的執(zhí)行過(guò)程中平均每條指令需要一次取指令和0.4次訪問(wèn)數(shù)據(jù)。因此，在有2% cache缺失時(shí)，由于cache缺失帶來(lái)的額外開(kāi)銷為： 這臺(tái)機(jī)器在所有指令都cache命中時(shí)，CPU執(zhí)行時(shí)間為：    而在有2%缺失情況時(shí)，CPU執(zhí)行時(shí)間為：    所

16、以這臺(tái)機(jī)器在所有指令都cache命中情況比有2%缺失情況快 1、（12分）在一臺(tái)單流水線處理機(jī)上執(zhí)行下面的程序。每條指令都要經(jīng)過(guò)“取指令”、“譯碼”、“執(zhí)行”和“寫結(jié)果”4個(gè)流水段，每個(gè)流水段的延遲時(shí)間都是5ns。執(zhí)行部件的輸出端有直接數(shù)據(jù)通路與它的輸入端相連接，執(zhí)行部件產(chǎn)生的條件碼也直接送入控制器。K1： MOVE R1, #4 ；R1向量長(zhǎng)度4K2：LOOP：MOVE R2, A(R1) ；R2A向量的一個(gè)元素K3： ADD R0, R2 ；R0(R0)(R2)K4： DNE R1, LOOP ；R1(R1)1,若(R1)0轉(zhuǎn)向LOOPK5： MOVE SUN，R0 ；SUN(R0)，保存

17、結(jié)果(1)列出指令之間的所有數(shù)據(jù)相關(guān)，包括讀寫、寫讀和寫寫數(shù)據(jù)相關(guān)。(2)采用預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移不成功的靜態(tài)分支預(yù)測(cè)技術(shù)，畫(huà)出指令流水線的時(shí)空?qǐng)D(可用指令序號(hào)表示)，并計(jì)算流水線的吞吐率、加速比和效率。(3)采用預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移成功的靜態(tài)分支預(yù)測(cè)技術(shù)，計(jì)算指令流水線的吞吐率、加速比和效率。1、解:(1)指令K1與指令K2之間關(guān)于R1的寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)（第1次循環(huán)）指令K1與指令K4之間關(guān)于R1的寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)（第1次循環(huán)）指令K1與指令K4之間關(guān)于R1的寫寫數(shù)據(jù)相關(guān)（第1次循環(huán)）指令K2與指令K3之間關(guān)于R2的寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)（每次循環(huán)內(nèi)）指令K2與指令K4之間關(guān)于R1的讀寫數(shù)據(jù)相關(guān)（第次循環(huán)內(nèi)）指令K3與指令K5之間關(guān)

18、于R0的寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)（最后一次循環(huán)）另外，相鄰循環(huán)體之間的數(shù)據(jù)相關(guān)還有：指令K4與下一循環(huán)的指令K2之間關(guān)于R1的寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)指令K3與下一循環(huán)的指令K2之間關(guān)于R2的讀寫數(shù)據(jù)相關(guān)指令K2與下一循環(huán)的指令K2之間關(guān)于R2的寫寫數(shù)據(jù)相關(guān)指令K3與下一循環(huán)的指令K3之間關(guān)于R0的寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)指令K3與下一循環(huán)的指令K3之間關(guān)于R0的讀寫數(shù)據(jù)相關(guān)指令K3與下一循環(huán)的指令K3之間關(guān)于R0的寫寫數(shù)據(jù)相關(guān)指令K4與下一循環(huán)的指令K4之間關(guān)于R1的寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)指令K4與下一循環(huán)的指令K4之間關(guān)于R1的讀寫數(shù)據(jù)相關(guān)指令K4與下一循環(huán)的指令K4之間關(guān)于R1的寫寫數(shù)據(jù)相關(guān)(2)采用預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移不成功的靜態(tài)分支預(yù)測(cè)技術(shù)

19、1234567891011121314151617181920212223寫結(jié)果K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5執(zhí)行K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5譯碼K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5取指令K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5 (3)采用預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移成功的靜態(tài)分支預(yù)測(cè)技術(shù)12345678910111213141516171819寫結(jié)果K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5執(zhí)行K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5譯碼K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5

20、取指令K1K2K3K4K2K3K4K2K3K4K2K3K4K5 4、（12分）某RISC處理機(jī)的工作主頻為500MHz，有一個(gè)Cache和一個(gè)主存儲(chǔ)器，Cache的存取周期為2ns，主存儲(chǔ)器的存取周期為20ns，Cache的命中率為99%，有20%的LOAD/STORE指令，并假設(shè)處理機(jī)速度的瓶頸完全在存儲(chǔ)系統(tǒng)。(1)求理想情況(Cache的命中率為100%)下的CPI。(2)計(jì)算該RISC處理機(jī)的實(shí)際MIPS速率。(3)如果處理機(jī)的工作主頻提高到1GHz，計(jì)算實(shí)際CPI和MIPS速率。4、解答：(1)CPI=(2ns+2ns´20%)´500MHz=1.2(2)MIPS=

21、1/(2ns´99%+20ns´1%+2ns´20%´99%+20ns´20%´1%) =1/2.616ns=382.3(3)CPI=(2ns´99%+20ns´1%+2ns´20%´99%+20ns´20%´1%)´1GHz =2.616ns´1GHz=2.616MIPS=1/2.616ns=382.35.10 假設(shè)對(duì)指令Cache的訪問(wèn)占全部訪問(wèn)的75%；而對(duì)數(shù)據(jù)Cache的訪問(wèn)占全部訪問(wèn)的25%。Cache的命中時(shí)間為1個(gè)時(shí)鐘周期，失效開(kāi)銷為50 個(gè)

22、時(shí)鐘周期，在混合Cache中一次load或store操作訪問(wèn)Cache的命中時(shí)間都要增加一個(gè)時(shí)鐘周期，32KB的指令Cache的失效率為0.39%，32KB的數(shù)據(jù)Cache的失效率為4.82%，64KB的混合Cache的失效率為1.35%。又假設(shè)采用寫直達(dá)策略，且有一個(gè)寫緩沖器，并且忽略寫緩沖器引起的等待。試問(wèn)指令Cache和數(shù)據(jù)Cache容量均為32KB的分離Cache和容量為64KB的混合Cache相比，哪種Cache的失效率更低？?jī)煞N情況下平均訪存時(shí)間各是多少？解：（1）根據(jù)題意，約75%的訪存為取指令。因此，分離Cache的總體失效率為：（75%×0.15%）（25%

23、5;3.77%）1.055%； 容量為128KB的混合Cache的失效率略低一些，只有0.95%。 （2）平均訪存時(shí)間公式可以分為指令訪問(wèn)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)兩部分： 平均訪存時(shí)間指令所占的百分比×（讀命中時(shí)間讀失效率×失效開(kāi)銷） 數(shù)據(jù)所占的百分比×（數(shù)據(jù)命中時(shí)間數(shù)據(jù)失效率×失效開(kāi)銷） 所以，兩種結(jié)構(gòu)的平均訪存時(shí)間分別為： 分離Cache的平均訪存時(shí)間75%×（10.15%×50）25%×（13.77%×50）（75%×1.075）（25%×2.885）1.5275 混合Cache的平均訪存時(shí)間75%&#

24、215;（10.95%×50）25%×（110.95%×50）（75%×1.475）（25%×2.475）1.725因此，盡管分離Cache的實(shí)際失效率比混合Cache的高，但其平均訪存時(shí)間反而較低。分離Cache提供了兩個(gè)端口，消除了結(jié)構(gòu)相關(guān)。5.11 給定以下的假設(shè)，試計(jì)算直接映象Cache和兩路組相聯(lián)Cache的平均訪問(wèn)時(shí)間以及CPU的性能。由計(jì)算結(jié)果能得出什么結(jié)論？（1） 理想Cache情況下的CPI為2.0，時(shí)鐘周期為2ns，平均每條指令訪存1.2次；（2） 兩者Cache容量均為64KB，塊大小都是32字節(jié)；（3） 組相聯(lián)Cache

25、中的多路選擇器使CPU的時(shí)鐘周期增加了10；（4） 這兩種Cache的失效開(kāi)銷都是80ns；（5） 命中時(shí)間為1個(gè)時(shí)鐘周期；（6） 64KB直接映象Cache的失效率為1.4，64KB兩路組相聯(lián)Cache的失效率為1.0。解： 平均訪問(wèn)時(shí)間命中時(shí)間失效率×失效開(kāi)銷平均訪問(wèn)時(shí)間1-路=2.0+1.4% *80=3.12ns平均訪問(wèn)時(shí)間2-路=2.0*(1+10%)+1.0% *80=3.0ns兩路組相聯(lián)的平均訪問(wèn)時(shí)間比較低CPUtime=（CPU執(zhí)行+存儲(chǔ)等待周期）*時(shí)鐘周期CPU time=IC（CPI執(zhí)行+總失效次數(shù)/指令總數(shù)*失效開(kāi)銷） *時(shí)鐘周期=IC（CPI執(zhí)行*時(shí)鐘周期）+

26、（每條指令的訪存次數(shù)*失效率*失效開(kāi)銷*時(shí)鐘周期）CPU time 1-way=IC(2.0*2+1.2*0.014*80)5.344ICCPU time 2-way=IC(2.2*2+1.2*0.01*80)5.36IC相對(duì)性能比：5.36/5.344=1.003直接映象cache的訪問(wèn)速度比兩路組相聯(lián)cache要快1.04倍，而兩路組相聯(lián)Cache的平均性能比直接映象cache要高1.003倍。因此這里選擇兩路組相聯(lián)。123-13-24-14-24-34-41. 3.12 有一指令流水線如下所示（1） 求連續(xù)輸入10條指令，該流水線的實(shí)際吞吐率和效率；（2） 該流水線的“瓶頸”在哪一段？請(qǐng)

27、采取兩種不同的措施消除此“瓶頸”。對(duì)于你所給出的兩種新的流水線，連續(xù)輸入10條指令時(shí)，其實(shí)際吞吐率和效率各是多少？解：（1）（2）瓶頸在3、4段。n 變成八級(jí)流水線（細(xì)分）n 重復(fù)設(shè)置五、有5個(gè)中斷源D1、D2、D3、D4、和D5，它們的中斷優(yōu)先級(jí)從高到低分別是1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)，這些中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)、正常情況下的中斷屏蔽碼和改變后的中斷屏蔽碼見(jiàn)表45所示。每個(gè)中斷源有5位中斷屏蔽碼，“O”表示該中斷開(kāi)放，“1”表示該中斷被屏蔽。表45 5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)和屏蔽碼中斷源名稱中斷優(yōu)先級(jí)正常中斷屏蔽碼改變后的中斷屏蔽碼D1D2D3D4D5D1D2D3D4D5D11111111000

28、0D220111111000D330011111100D440001111011D5500001111111. 當(dāng)使用正常的中斷屏蔽碼時(shí)，處理機(jī)響應(yīng)各中斷源的中斷服務(wù)請(qǐng)求的順序是什么？實(shí)際的中斷處理次序是什么？2. 當(dāng)使用改變后的中斷屏蔽碼時(shí)，處理機(jī)響應(yīng)各中斷源的中斷服務(wù)請(qǐng)求的 順序是什么？實(shí)際的中斷處理次序是什么？1） 處理機(jī)響應(yīng)各中斷源的中斷服務(wù)請(qǐng)求的順序是D1,D2,D3,D4,D5，實(shí)際的中斷處理次序是D1,D2,D3,D4,D52）處理機(jī)響應(yīng)各中斷源的中斷服務(wù)請(qǐng)求的順序是D1,D2,D3,D4,D5 實(shí)際的中斷處理次序是D4,D5,D3,D2,D1例1.3  如果FP操作的

29、比例為25%，F(xiàn)P操作的平均CPI=4.0，其它指令的平均CPI為1.33，F(xiàn)PSQR操作的比例為2%， FPSQR的CPI為20。假設(shè)有兩種設(shè)計(jì)方案，公別把FPSQR操作的CPI和所有FP操作的CPI減為2。試?yán)肅PU性能公式比較這兩種設(shè)計(jì)方案哪一個(gè)更好(只改變CPI而時(shí)鐘頻率和指令條數(shù)保持不變)。解：原系統(tǒng)的CPI=25%×4+75%×1.33=2 方案1（使FPSQR操作的CPI為2）系統(tǒng) CPI=CPI原-2%×（20-2）=2-2%×18=1.64方案2（提高所有FP指令的處理速度）系統(tǒng) CPI=CPI原-25%×（4-2）=2-25%×2=1.5我們也可以根據(jù)以下公式計(jì)算出方案2系統(tǒng)的CPI CPI= 75%×1.33+25%×2=1.5提高所有FP指令處理速度的方案要比提高FPSQR處理速度的方案要好。方案2的加速比=2/1.5= 1.33例1.1  假設(shè)將某系統(tǒng)的某一部件的處理速度加快到10倍但該部件的原處理時(shí)間僅為整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的40%，則采用加快措施后能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高多少？解：由題意可知：Fe=0.4, Se=10，根據(jù)Amdahl定律作5.4 在一臺(tái)單流水線多操作部件的處