計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課后答案全(清華大學(xué)出版社 袁春風(fēng)主編)

1、第1章習(xí)題答案5若有兩個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試程序P1和P2在機(jī)器M1和M2上運(yùn)行，假定M1和M2的價(jià)格分別是5000元和8000元，下表給出了P1和P2在M1和M2上所花的時(shí)間和指令條數(shù)。M1M2程序指令條數(shù)執(zhí)行時(shí)間(ms)指令條數(shù)執(zhí)行時(shí)間(ms)P1200106100001501065000P230010334201036請(qǐng)回答下列問題：（1）對(duì)于P1，哪臺(tái)機(jī)器的速度快？快多少？對(duì)于P2呢？（2）在M1上執(zhí)行P1和P2的速度分別是多少M(fèi)IPS？在

2、M2上的執(zhí)行速度又各是多少？從執(zhí)行速度來看，對(duì)于P2，哪臺(tái)機(jī)器的速度快？快多少？（3）假定M1和M2的時(shí)鐘頻率各是800MHz和1.2GHz，則在M1和M2上執(zhí)行P1時(shí)的平均時(shí)鐘周期數(shù)CPI各是多少？（4）如果某個(gè)用戶需要大量使用程序P1，并且該用戶主要關(guān)心系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間而不是吞吐率，那么，該用戶需要大批購進(jìn)機(jī)器時(shí)，應(yīng)該選擇M1還是M2？為什么？（提示：從性價(jià)比上考慮）（5）如果另一個(gè)用戶也需要購進(jìn)大批機(jī)器，但該用戶使用P1和P2一樣多

3、，主要關(guān)心的也是響應(yīng)時(shí)間，那么，應(yīng)該選擇M1還是M2？為什么？參考答案：（1）對(duì)于P1，M2比M1快一倍；對(duì)于P2，M1比M2快一倍。（2）對(duì)于M1，P1的速度為：200M10=20MIPS；P2為300k0.003=100MIPS。對(duì)于M2，P1的速度為：150M5=30MIPS；P2為420k0.006=70MIPS。從執(zhí)行速度來看，對(duì)于P2，因?yàn)?0070=1.43倍，所以M1比M2快0.43倍。（3）在M1上執(zhí)行P1時(shí)的平均時(shí)鐘

4、周期數(shù)CPI為：10800M(200106)=40。在M2上執(zhí)行P1時(shí)的平均時(shí)鐘周期數(shù)CPI為：51.2G(150106)=40。（4）考慮運(yùn)行P1時(shí)M1和M2的性價(jià)比，因?yàn)樵撚脩糁饕P(guān)心系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，所以性價(jià)比中的性能應(yīng)考慮執(zhí)行時(shí)間，其性能為執(zhí)行時(shí)間的倒數(shù)。故性價(jià)比R為：R=1(執(zhí)行時(shí)間價(jià)格)R越大說明性價(jià)比越高，也即，“執(zhí)行時(shí)間價(jià)格”的值越小，則性價(jià)比越高。因?yàn)?0500058000，所以，M2的性價(jià)比高。應(yīng)選擇M2。（5）P1和

5、P2需要同等考慮，性能有多種方式：執(zhí)行時(shí)間總和、算術(shù)平均、幾何平均。若用算術(shù)平均方式，則：因?yàn)?100.003)25000(50.006)28000，所以M2的性價(jià)比高，應(yīng)選擇M2。若用幾何平均方式，則：因?yàn)閟qrt(100.003)5000sqrt(50.006)8000，所以M1的性價(jià)比高，應(yīng)選擇M1。6若機(jī)器M1和M2具有相同的指令集，其時(shí)鐘頻率分別為1GHz和1.5GHz。在指令集中有五種不同類型的指令A(yù)~E。下表給出了在M1和

6、M2上每類指令的平均時(shí)鐘周期數(shù)CPI。機(jī)器ABCDEM112234M222456請(qǐng)問：S1和S2各有多少條指令？CPI各為多少？所含的時(shí)鐘周期數(shù)各為多少？執(zhí)行時(shí)間各為多少？參考答案：S1有10條指令，CPI為(51222314)10=1.9所含的時(shí)鐘周期數(shù)為101.9=19，執(zhí)行時(shí)間為19500M=38ns。S2有8條指令，CPI為(11121354)8=3.25所含的時(shí)鐘周期數(shù)為83.25=26，執(zhí)行時(shí)間為26500M=52ns。（注

7、：從上述結(jié)果來看，對(duì)于同一個(gè)高級(jí)語言源程序，在同一臺(tái)機(jī)器上所生成的目標(biāo)程序不同，其執(zhí)行時(shí)間可能不同，而且，并不是指令條數(shù)少的目標(biāo)程序執(zhí)行時(shí)間就一定少。）10假定機(jī)器M的時(shí)鐘頻率為1.2GHz，某程序P在機(jī)器M上的執(zhí)行時(shí)間為12秒鐘。對(duì)P優(yōu)化時(shí)，將其所有的乘4指令都換成了一條左移2位的指令，得到優(yōu)化后的程序P’。已知在M上乘法指令的CPI為5，左移指令的CPI為2，P的執(zhí)行時(shí)間是P’執(zhí)行時(shí)間的1.2倍，則P中有多少條乘法指令被替換成了左移

8、指令被執(zhí)行？參考答案：顯然，P’的執(zhí)行時(shí)間為10秒，因此，P比P’多花了2秒鐘，因此，執(zhí)行時(shí)被換成左移指令的乘法指令的條數(shù)為1.2G2(5–2)=800M。第二章習(xí)題答案3實(shí)現(xiàn)下列各數(shù)的轉(zhuǎn)換。（1）(25.8125)10=()2=()8=()16（2）(101101.011)2=()10=()8=()16=()8421（3）(010110010110.0011)8421=()10=()2=()16（4）(4E.C)16=()10=()2

9、參考答案：（1）(25.8125)10=(11001.1101)2=(31.64)8=(19.D)16（2）(101101.011)2=(45.375)10=(55.3)8=(2D.6)16=(01000101.001101110101)8421（3）(010110010110.0011)8421=(596.3)10=(1001010100.01001100110011…)2=(254.4CCC…)16（4）(4E.C)16=(78.7

10、5)10=(01001110.11)24假定機(jī)器數(shù)為8位（1位符號(hào)，7位數(shù)值），寫出下列各二進(jìn)制數(shù)的原碼和補(bǔ)碼表示。0.1001，–0.1001，1.0，–1.0，0.010100，–0.010100，0，–0參考答案：原碼補(bǔ)碼0.1001：0.10010000.1001000–0.1001：1.10010001.01110001.0：溢出溢出–1.0：溢出1.00000000.010100：0.01010000.0101000–0.0