{精品}计算机组成原理(唐朔飞)课后答案全-第9章
32页1、控制单元CU,第 九 章,3. 什么是指令周期、机器周期和时钟周期?三者有何关系? 解:CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期;机器周期是在同步控制的机器中,执行指令周期中一步相对完整的操作(指令步)所需时间,通常安排机器周期长度=主存周期;时钟周期是指计算机主时钟的周期时间,它是计算机运行时最基本的时序单位,对应完成一个微操作所需时间,通常时钟周期=计算机主频的倒数。,14,4. 能不能说CPU的主频越快,计算机的运行速度就越快?为什么? 解:不能说机器的主频越快,机器的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关,还与数据通路结构、时序分配方案、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关,要看综合效果。,5. 设机器A的CPU主频为8MHz,机器周期含4个时钟周期,且该机的平均指令执行速度是0.4MIPS,试求该机的平均指令周期和机器周期,每个指令周期中含几个机器周期?如果机器B的CPU主频为12MHz,且机器周期也含4个时钟周期,试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS? 解:先通过A机的平均指令执行速度求出其平均指令周期,再通过主频求出时钟周期,然后进一步求出机器周期。
2、B机参数的算法与A机类似。 计算如下:,A机平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5s A机时钟周期=1/8MHz=125ns A机机器周期=125ns4=500ns=0.5sA机每个指令周期中含机器周期个数 =2.5s0.5s=5个B机时钟周期 =1/12MHz 83nsB机机器周期 =83ns4 =332ns 设B机每个指令周期也含5个机器周期,则:B机平均指令周期=332ns5=1.66sB机平均指令执行速度=1/1.66s =0.6MIPS 结论:主频的提高有利于机器执行速度的提高。,6. 设某计算机的CPU主频为8MHz,每个机器周期平均含2个时钟周期,每条指令平均有4个机器周期,试问该计算机的平均指令执行速度为多少MIPS?若CPU主频不变,但每个机器周期平均含4个时钟周期,每条指令平均有4个机器周期,则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS?由此可得出什么结论? 解:先通过主频求出时钟周期,再求出机器周期和平均指令周期,最后通过平均指令周期的倒数求出平均指令执行速度。计算如下:,时钟周期=1/8MHz=0.12510-6 =125ns机器周期=125ns2=250ns平均
3、指令周期=250ns4=1000ns=1s平均指令执行速度=1/1s=1MIPS 当参数改变后:机器周期= 125ns4=500ns=0.5s 平均指令周期=0.5s4=2s 平均指令执行速度=1/2s=0.5MIPS 结论:两个主频相同的机器,执行速度不一定一样。,7. 某CPU的主频为10MHz,若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期,该机的平均指令执行速度为1MIPS,试求该机的平均指令周期及每个指令周期含几个机器周期?若改用时钟周期为0.4s的CPU芯片,则计算机的平均指令执行速度为多少MIPS?若要得到平均每秒80万次的指令执行速度,则应采用主频为多少的CPU芯片?,解:先通过主频求出时钟周期时间,再进一步求出机器周期和平均指令周期。 时钟周期=1/10MHz=0.110-6 =100ns 机器周期=100ns4=400ns=0.4s 平均指令周期=1/1MIPS =110-6=1s 每个指令周期所含机器周期个数 = 1s/0.4s=2.5个,当芯片改变后,相应参数变为: 机器周期=0.4s4=1.6s 平均指令周期=1.6s2.5=4s 平均指令执行速度=1/4s =0.2
4、5MIPS 若要得到平均每秒80万次的指令执行速度,则应采用的主频为: 平均指令周期=1/0.8MIPS =1.25 10-6=1.25s 机器周期=1.25s2.5=0.5s 时钟周期= 0.5s4=0.125s 主频=1/0.125s=8MHz 应采用主频为8MHz的CPU芯片。,8. 某计算机的主频为6MHz,各类指令的平均执行时间和使用频度如下表所示,试计算该机的速度(单位用MIPS表示),若上述CPU芯片升级为10MHz,则该机的运行速度又为多少?指令类别 存取 加、减、比较、转移 乘除 其他 平均指令 执行时间 0.6s 0.8s 10s 1.4s 使用频度 35% 45% 5% 15%,解:指令平均运行时间 =(0.60.35 +0.80.45+100.05+1.40.15)s = 0.21+0.36+0.5+0.21 = 1.28s 机器平均运行速度 = 1/1.28s = 0.78125MIPS CPU芯片升级后,机器平均运行速度计算: 方法一: 0.78125MIPS(10MHz/ 6MHz)1.3MIPS 方法二: 时钟周期 = 1/6MHz0.16667s 指令
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