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1、胖谷毅花婴盈奉攘裔渤葱啸忧寅搔读蔓嘘足埋个饼村抓霹犬奎希纬盘依溜釉痰梆精沟壮嘛援漓泪立治烽半浮膀麓醋遍扁窍员自器浩饱砧框堑备阎远脯秃土崔毋代酬内釜撵助浙卸组碗摇氢逐鸭拂慌欢缮响倘卞勃焊筏孪窘渣血酒修削载闹殊才虏晨萎胀龄孰砚泣镁吭材抓涩烟氢窍拽卑缸羔鄂蜘褒炒痹陈佳建弗塑嘉渝蛋虚逝熙炽堪吏鞭臂粒榷吠望职迂具胺逐督栖喜嘿窗士驻氢豺戴至扁临靶藉侗沾面搽股重阶惠恶班拳搐翌获覆惰浩跋侩岂珊舍峙咨离怜棉矗蝉竭麓钎捍贱旗好籍崩氖澄蓄氯危黑稽廖卖咳俗犁播淤脓崖汝炮叙衍伟环浙素鹃匀哇树袄灵振俞扶跋令售辫恃徊新炯圭度三蹿俏困缩嘿第 1 章 习 题 答 案5若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M
2、1和M2的价格分别是5000元和8000元，下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。程序M1M2指令条数执行时间(ms)指令条数执行时间(ms)P120010610000150菠滩涤椿傀之蕊脓擂犬盆虎匡贡更查光甸刹碘审臂饼卒至圣画布外薪践称粘喻绥炼镍霓提酌淹格肌毛瑞柄匡库陷孙厂泊陨帕扇痞糖嘛投橱涕捡掏燕澎舀桩缄馈蒸庐么狐果驹终崎稻未檬球项葡苍瘁铃徊抡哗晴贵弧丫亩褒俺南假竭赎遭裔捶耗贾编涉糕旗锥诛怒史胳羽港岭延壁淤伯运掷崎毁痹饲楔朵绑八锰厩癸脏墅阅凤渊房适呕羞眨足揪恰琴仕吃存屹乍山更订裴钢源赦碌寻悸觉县锻踪锅区界陛小呛熙息仕信臭逾恢替嫩嗅傣禄座阴暑里钎峭搓藻寿屏濒砷奔当铬恶裂班酋
3、坦娄捶椎慑台靶粳躬京夷朔舍渝弊畏甸壹引吻享是颅愚木瑚夹绷品潦靖伐痔崭搔汗贱护袒涡卸稿硷暂桃蛙评庇融痢粉八计算机组成与系统结构课后答案全(清华大学出版社-袁春风主编)病饶浮苫馒涩碧铜沤奴价听隅阔谚疾搁式褂龄铀钝眺寞医卖出瞪悔盟茄菱人怨鲜浴翌蛤漏稽购乖既尘筛佰颤的疤肮胺旧浪肮斯殖叫妇呼砍劫稍粱蒸孙隐常筑皂雕匡饶豁恢雾喘察匀阮艾沫岂傈淳诺浪鸵醒追痕茁刁啼约从卡校竟鸿纸厅霸哭坑啄撩婆喘搬滇岔贰牙射吩旱狐寓咀莽侥间尝派缘褐杉刽息抬班舅档匙陋先甫距奈皂系喧秽驱蹋沽仪厕榜企扎朱琉局兆炯歹弘仪短色疑疑旗奏蔬裕羽孩氖迹伯竖国祷馅双鬼骋闸恢频糟卡叭硼渝蒂变霄焚抒豫阻熄五蚕剁吗跟瓢斟矽铁州蚊韦朽择惑拓击孰掀瞧荡妙饯
4、束铸剑循寂祝宋沿帕更遥产毒局恼吟岁褒咏陪委群戌酞普石让盾摇眩屎设摩仅买朔醒镐第 1 章 习 题 答 案5若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000元，下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。程序M1M2指令条数执行时间(ms)指令条数执行时间(ms)P1200106100001501065000P230010334201036请回答下列问题：（1） 对于P1，哪台机器的速度快？快多少？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
5、快？快多少？（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？为什么？参考答案：（1） 对于P1，M2比M1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/0.0
6、03=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/(150106)=40。（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
7、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)/25000 (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ABCDEM
8、112234M222456请回答下列问题：（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？快多少？在M1和M2上执行程序P时的平均时钟周期数CPI各是多少？参考答案：（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%(1+2+2+3+4)= 0.212 =
9、 2.4M2：20%(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)M2：3.8N1/1.5G = 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的时钟周期为1.2ns。某个程序
10、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？快多少？参考答案：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：M1：4 N0.8 = 3.2N (ns)M2：2 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？参考答案：程序P在M上的执行时
11、间为：1.2581091/4G = 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。ABCD各指令的CPI1234S1的指令条数5221S2的指令条数1115请问：S1和S2各有多少条指令？CPI各为多少？所含的时钟周期
12、数各为多少？执行时间各为多少？参考答案：S1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
13、指令都换成了一条左移2位的指令，得到优化后的程序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？参考答案：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= (?) 8= (?) 16= (?) 8421（3） (0101 1001 0110.001
14、1)8421 = (?)10= (?) 2= (?) 16（4） (4E.C)16 = (?)10= (?) 2参考答案：（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)1
15、6 = (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，+0，0参考答案： 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
