处理时,往往要求查找具有某种内容特点的信息。但由于访问存储器的次数较多而影响 计算机系统的性能。 采用了通用寄存器的概念、设置高速缓冲存储器 Cache、构成了以相联存储器为 核心的相联处理机。 4)并行处理技术 传统的存储程序计算机解题算法是顺序型的,即使问题本身可以并行处理,由于 程序的执行受程序计数器控制,故只能是串行、顺序地执行。 如何挖掘传统机器中的并行性? 改进CPU的组成 在体系结构上使本来可以并行计算的题目能并行计算 多机并行处理系统 (5)指令集的发展 计算机系统指令的种类愈来愈多,这种计算机称为复杂指令集计算机CISC。日趋 庞杂的指令集不但不容易实现,而且还可能降低计算机系统的性能。 把指令集设计成只包含那些使用频率高的少量指令,并提供一些必要的指令以支持 操作系统和高级语言。按照这个原则而构成的计算机称为精简指令集计算机RISC 14对于一台400MHz计算机执行标准测试程序,程序中指令类型,执行数量和平均时钟 周期数如下: 指令类型 指令执行数量平均时钟周期数 整数 45000 数据传送 分支 1500 求该计算机的有效CPI、MPS和程序执行时间 解:CP=∑CxCP)C CP1=4500041+008004+1502-176 129500 M∥PS速率=—400×10 =225.225MPS 程序执行时间=(45000×1+75000×2+8000×4+1500×2)/400=575s 1.5计算机系统有三个部件可以改进,这三个部件的加速比如下: 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的可改进比例为30%,那么当部件3的可改进比例为多少时, 系统的加速比才可以达到10? (2)如果三个部件的可改进比例为30%、30%和20%,三个部件同时改进,那么系统 中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少? 解:在多个部件可改进情况下 Adah定理的扩展: 计算机体系结构·第一章·第4页计算机体系结构 • 第一章 • 第4页 处理时，往往要求查找具有某种内容特点的信息。但由于访问存储器的次数较多而影响 计算机系统的性能。 采用了通用寄存器的概念、设置高速缓冲存储器 Cache、构成了以相联存储器为 核心的相联处理机。 （4）并行处理技术 传统的存储程序计算机解题算法是顺序型的，即使问题本身可以并行处理，由于 程序的执行受程序计数器控制，故只能是串行、顺序地执行。 如何挖掘传统机器中的并行性？ 改进 CPU 的组成 在体系结构上使本来可以并行计算的题目能并行计算 多机并行处理系统 （5）指令集的发展 计算机系统指令的种类愈来愈多，这种计算机称为复杂指令集计算机 CISC。日趋 庞杂的指令集不但不容易实现，而且还可能降低计算机系统的性能。 把指令集设计成只包含那些使用频率高的少量指令，并提供一些必要的指令以支持 操作系统和高级语言。按照这个原则而构成的计算机称为精简指令集计算机 RISC。 1.4 对于一台 400MHz 计算机执行标准测试程序，程序中指令类型，执行数量和平均时钟 周期数如下： 指令类型 指令执行数量 平均时钟周期数 整数 45000 1 数据传送 75000 2 浮点 8000 4 分支 1500 2 求该计算机的有效 CPI、MIPS 和程序执行时间。 解： CPI =(ICi CPIi )/ IC 1.776 129500 45000 1 75000 2 8000 4 1500 2 =  +  +  +  CPI = MIPS CPI f MIPS 225.225 1.776 10 400 10 10 6 6 6 =   =  速率 = 程序执行时间=（ 450001+ 750002+80004+15002 ）／400=575s 1.5 计算机系统有三个部件可以改进，这三个部件的加速比如下： 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 的可改进比例为 30％，那么当部件 3 的可改进比例为多少时， 系统的加速比才可以达到 10？ (2) 如果三个部件的可改进比例为 30％、30％和 20％，三个部件同时改进，那么系统 中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？ 解：在多个部件可改进情况下 Amdahl 定理的扩展: