計算機系統結構課後答案武漢大學
『壹』 計算機系統結構 一道習題
我們只做過第一問：
位元組多通道：
子通道1：100+50+50+25+20+5=250(K/S)
子通道2：60+60+60+45+15+10=250（K/S）
子通道3：100+100+80+80+80+60=500(K/S)
位元組多通道工作周期：1/(250+250+500)=1*10^-6(S)
數組多通道1：取流量最大值：4000（K/S）工作周期：1/4000K=0.25*10^-6(S)
數組多通道2：取流量最大值：4000（K/S）工作周期：1/4000K=0.25*10^-6(S)
選擇通道1：取流量最大值：5000（K/S）工作周期：1/5000K=0.2*10^-6(S)
選擇通道2：取流量最大值：6000（K/S）工作周期：1/6000K=0.17*10^-6(S)
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簡介：《計算機組成與系統結構習題解答和教學指導（第2版）/21世紀大學本科計算機專業系列教材》作為《計算機組成與系統結構（第2版）》教材的教學指導用書，主要對每個章節的教學目標和內容安排、主要內容提要、基本術語解釋、常見問題解答等給出系統性的說明和描述，並在此基礎上，提供了大量的單項選擇題及其答案、分析應用題及其分析解答。
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書名：計算機系統結構
作者：李學干
出版年份：2011-11
頁數：329
內容簡介：
《計算機系統結構(第5版)》是在原書第四版的基礎上修訂而成的。這次修訂的重點是第1、4、5、6章。《計算機系統結構(第5版)》系統地講述了計算機系統結構的基本概念、基本原理、基本結構、基本分析方法以及近年來在該領域的進展。全書共8章。主要內容有:計算機系統結構基礎及並行性的開發；數據表示、定址方式與指令系統的設計、優化、發展和改進；存儲、中斷、匯流排與輸入/輸出系統；虛擬存儲器、cache存儲器、三級存儲層次和存儲系統的保護；重疊方式和流水方式的標量處理機及指令級高度並行的超級處理機;向量的流水處理和向量流水處理機、陣列處理機的原理、並行演算法和互連網路；多處理機的硬體結構、多cache的一致性、程序的並行性和性能、操作系統和多處理機的發展;數據流計算機和歸約機。《計算機系統結構(第5版)》內容豐富，取材適當，每章有大量例題和習題。每章末均有本章小結，給出本章「知識點和能力層次要求」以及「重點和難點」。書末附有各章習題參考答案。《計算機系統結構(第5版)》可作為計算機專業本科生和相關專業研究生的教材，也可作為相關領域科技人員的參考書。
『肆』 誰有張晨曦《計算機系統結構》第四章習題答案請發一份
4.3 根據需要展開下面的循環並進行指令調度，直到沒有任何延遲。指令的延遲如表4.4。
LOOP: L.D F0,0(R1)
MUL.D F0,F0,F2
L.D F4,0(R2)
ADD.D F0,F0,F4
S.D F0,0(R2)
DSUBI R1,R1,#8
DSUBI R2,R2,#8
BNEZ R1,LOOP
解：將循環展開兩次，進行指令調度，即可以消除延遲，代碼如下：
LOOP： L.D F0，0（R1）
L.D F10，-8（R1）
MUL.D F0，F0，F2
MUL.D F10，F10，F2
L.D F4，0（R2）
L.D F14，-8（R2）
ADD.D F0，F0，F4
ADD.D F10，F10，F14
DSUBI R1，R1，16
S.D 0（R2），F0
DSUBI R2，R2，16
BNEZ R1，LOOP
S.D 8（R2），F10
4.4 假設有一條長流水線，僅僅對條件轉移指令使用分支目標緩沖。假設分支預測錯誤的開銷為4個時鍾周期，緩沖不命中的開銷為3個時鍾周期。假設：命中率為90%，預測精度為90%，分支頻率為15%，沒有分支的基本CPI為1。
（1） 求程序執行的CPI。
（2） 相對於採用固定的2個時鍾周期延遲的分支處理，哪種方法程序執行速度更快？
解：（1）程序執行的CPI = 沒有分支的基本CPI（1） + 分支帶來的額外開銷
分支帶來的額外開銷是指在分支指令中，緩沖命中但預測錯誤帶來的開銷與緩沖沒有命中帶來的開銷之和。
分支帶來的額外開銷= 15% * (90%命中×10%預測錯誤×4 + 10％沒命中×3)= 0.099
所以，程序執行的CPI ＝ 1 ＋ 0.099 = 1.099
（2）採用固定的2 個時鍾周期延遲的分支處理CPI = 1 + 15%×2 = 1.3
由（1）（2）可知分支目標緩沖方法執行速度快。
4.5 假設分支目標緩沖的命中率為90%，程序中無條件轉移指令的比例為5%，沒有無條件轉移指令的程序CPI值為1。假設分支目標緩沖中包含分支目標指令，允許無條件轉移指令進入分支目標緩沖，則程序的CPI值為多少？
解：設每條無條件轉移指令的延遲為x，則有：
1＋5%×x＝1.1
x＝2
當分支目標緩沖命中時，無條件轉移指令的延遲為0。
所以 程序的CPI ＝ 1 ＋ 2 × 5% ×(1 －90%) ＝1.01
4.6 下面的一段MIPS匯編程序是計算高斯消去法中的關鍵一步，用於完成下面公式的計算：
Y = a X + Y
其浮點指令延遲如表4.3所示，整數指令均為1個時鍾周期完成，浮點和整數部件均採用流水。整數操作之間以及與其它所有浮點操作之間的延遲為0，轉移指令的延遲為0。X中的最後一個元素存放在存儲器中的地址為DONE。
FOO: L.D F2,0(R1)
MUT.D F4,F2,F0
L.D F6,0(R2)
ADD.D F6,F4,F6
S.D F6,0[R2]
DADDIU R1,R1,#8
DADDIU R2,R2,#8
DSUBIU R3,R1,#DONE
BNEZ R3, FOO
(1) 對於標準的MIPS單流水線，上述循環計算一個Y值需要多少時間？其中有多少空轉周期？
(2) 對於標準的MIPS單流水線，將上述循環順序展開4次，不進行任何指令調度，計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？其加速是如何獲得的？
(3) 對於標準的MIPS單流水線，將上述循環順序展開4次，優化和調度指令，使循環處理時間達到最優，計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？
(1) 對於採用如圖4.8前瞻執行機制的MIPS處理器（只有一個整數部件）。當循環第二次執行到
BNEZ R3,FOO
時，寫出前面所有指令的狀態，包括指令使用的保留站、指令起始節拍、執行節拍和寫結果節拍，並寫出處理器當前的狀態。
(2) 對於2路超標量的MIPS流水線，設有兩個指令流出部件，可以流出任意組合的指令，系統中的功能部件數量不受限制。將上述循環展開4次，優化和調度指令，使循環處理時間達到最優。計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？
(3) 對於如圖4.13結構的超長指令字MIPS處理器，將上述循環展開4次，優化和調度指令，使循環處理時間達到最優。計算一個Y值平均需要多少時間？加速比是多少？
解：（1）
L.D F2, 0(R1) 1
Stall
MUT.D F4, F2, F0 2
L.D F6, 0(R2) 3
Stall
Stall
ADD.D F6, F4, F6 4
Stall
Stall
S.D F6, 0[R2] 5
DADDIU R1, R1, #8 6
DADDIU R2, R2, #8 7
DSUBIU R3, R1, #DONE 8
BNEZ R3, FOO 9
所以，共有14 個時鍾周期，其中有5 個空轉周期。
（2）循環順序展開4 次，不進行任何指令調度，則指令1～5 及其間的stall 都是必要的，只是指令6～9 只需執行一次，因此，共有 10 × 4 ＋ 4 ＝ 44 個時鍾周期，計算出4 個Y 值，所以計算一個Y 值需要11 個時鍾周期，加速比為：14/11 = 1.27 。加速主要是來自減少控制開銷，即減少對R1、R2 的整數操作以及比較、分支指令而來的。
（3）循環順序展開4 次，優化和調度指令，如下：
L.D F2, 0(R1)
L.D F8, 8(R1)
L.D F14, 16(R1)
L.D F20, 24(R1)
MUT.D F4, F2, F0
MUT.D F10, F8, F0
MUT.D F16, F14, F0
MUT.D F22, F20, F0
L.D F6, 0(R2)
L.D F12, 8(R2)
L.D F18, 16(R2)
L.D F24, 24(R2)
ADD.D F6, F4, F6
ADD.D F12, F10, F12
ADD.D F18, F16, F18
ADD.D F24, F22, F24
S.D F6, 0[R2]
S.D F12, 8[R2]
S.D F18, 16[R2]
S.D F24, 24[R2]
DADDIU R1, R1, #32
DADDIU R2, R2, #32
DSUBIU R3, R1, #DONE
BNEZ R3, FOO
共用了24 個時鍾周期，則計算一個Y 值平均需要 24/4 = 6 個時鍾周期，
加速比：14/6 = 2.33
（4）
指令 指令執行時鍾
流出 執行 寫結果 確認
L.D F2, 0（R1） 1 2 3 4
MUL.D F4, F2, F0 2 4 5 6
L.D F6, 0（R2） 3 4 6 7
ADD.D F6, F4, F6 4 8 9 10
S.D F6, 0（R2） 5 11 12 13
DADDIU R1, R1, #8 6 7 8
DADDIU R2, R2, #8 7 8 9
DSUBIU R3,R1,#DONE 8 9 10
BNEZ R3, FOO 9 10
L.D F2, 0（R1） 10 11 13 14
MUL.D F4, F2, F0 11 13 14 15
L.D F6, 0（R2） 12 13 15 16
ADD.D F6, F4, F6 13 17 18 19
S.D F6, 0（R2） 14 20 21 22
DADDIU R1, R1, #8 15 16 17
DADDIU R2, R2, #8 16 17 18
DSUBIU R3,R1,#DONE 17 18 19
BNEZ R3, FOO 18
名稱 保留站
Busy Op Vj Vk Qj Qk Dest A
Add1 yes ADD.D Regs[F4] Regs[F6 ]
Add2 no
Add3 no
Mult1 yes
Mult2 no
項號 ROB
Busy 指令 狀態 目的 Value
1 yes ADD.D F6, F4, F6 執行 F6 Regs[F4]＋Regs[F6]
2 yes S.D F6, 0（R2） 流出 Mem[0+Regs[R2]] #2
欄位 浮點寄存器狀態
F0 F2 F4 F6 F8 F10 … F30
ROB項編號 1
Busy yes …
（5）
整數指令 浮點指令 時鍾周期數
L.D F2, 0(R1) 1
L.D F8, 8(R1) 2
L.D F14, 16(R1) MUT.D F4, F2, F0 3
L.D F20, 24(R1) MUT.D F10, F8, F0 4
L.D F6, 0(R2) MUT.D F16, F14, F0 5
L.D F12, 8(R2) MUT.D F22, F20, F0 6
L.D F18, 16(R2) ADD.D F6, F4, F6 7
L.D F24, 24(R2) ADD.D F12, F10, F12 8
DADDIU R1, R1, #32 ADD.D F18, F16, F18 9
S.D F6, 0(R2) ADD.D F24, F22, F24 10
S.D F12, 8(R2) 11
S.D F18,16(R2) 12
S.D F24, 24(R2) 13
DADDIU R2, R2, #32 14
DSUBIU R3, R1, #DONE 15
BNEZ R3, FOO 16
計算一個Y值需要 16/4 = 4 個時鍾周期，加速比 = 14/4 = 3.5
（6）
訪存1 訪存2 浮點指令1 浮點指令2 整數指令 時鍾
周期
L.DF2, 0(R1) L.D F8, 8(R1) 1
L.DF14, 16(R1) L.DF20, 24(R1)
L.DF6, 0(R2) L.DF12, 8(R2) MUT.DF4, F2, F0 MUT.DF10, F8, F0 3
L.DF18, 16(R2) L.DF24, 24(R2) MUT.DF16, F14, F0 MUT.DF22, F20, F0 4
ADD.DF6, F4, F6 ADD.DF12, F10, F12 5
ADD.DF18, F16, F18 ADD.DF24, F22, F24 DADDIU R1, R1, #32 6
DADDIU R2, R2, #32 7
DSUBIUR3, R1, #DONE 8
BNEZ R3, FOO 9
S.DF6, -32(R2) S.DF12, -24(R2) 10
S.DF18,-16(R2) S.DF24, -8(R2) 11
計算一個Y值需要 11/4 個時鍾周期，加速比 = 14/(11/4) = 56/11
『伍』 請問有沒有計算機組成與結構王愛英第五版的課後習題答案
1、計算機系統由硬體系統和軟體系統兩大部分組成。2、計算機硬體系統由運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備五大部件組成。3、計算機軟體系統由操作系統和應用軟體組成。4、計算機採用馮·諾依曼結構。拓展資料：1、計算機體系結構就是指適當地組織在一起的一系列系統元素的集合，這些系統元素互相配合、相互協作，通過對信息的處理而完成預先定義的目標。通常包含的系統元素有：計算機軟體、計算機硬體、人員、資料庫、文檔和過程。其中，軟體是程序、資料庫和相關文檔的集合，用於實現所需要的邏輯方法、過程或控制；硬體是提供計算能力的電子設備和提供外部世界功能的電子機械設備(例如感測器、馬達、水泵等)；人員是硬體和軟體的用戶和操作者；資料庫是通過軟體訪問的大型的、有組織的信息集合；文檔是描述系統使用方法的手冊、表格、圖形及其他描述性信息；過程是一系列步驟，它們定義了每個系統元素的特定使用方法或系統駐留的過程性語境。2、計算機體系結構解決的是計算機系統在總體上、功能上需要解決的問題，它和計算機組成、計算機實現是不同的概念。一種體系結構可能有多種組成，一種組成也可能有多種物理實現。計算機系統結構的邏輯實現，包括機器內部數據流和控制流的組成以及邏輯設計等。其目標是合理地把各種部件、設備組成計算機，以實現特定的系統結構，同時滿足所希望達到的性能價格比。一般而言，計算機組成研究的范圍包括：確定數據通路的寬度、確定各種操作對功能部件的共享程度、確定專用的功能部件、確定功能部件的並行度、設計緩沖和排隊策略、設計控制機構和確定採用何種可靠技術等。計算機組成的物理實現。包括處理機、主存等部件的物理結構，器件的集成度和速度，器件、模塊、插件、底板的劃分與連接，專用器件的設計，信號傳輸技術，電源、冷卻及裝配等技術以及相關的製造工藝和技術。
『陸』 計算機組成與體系結構答案(裘雪紅)
中文名: 計算機組成與體系結構:性能設計(原書第8版)原名: Computer Organization and Architecture: Designing for Performance (8th Edition)
作者: (美)William Stallings譯者: 彭蔓蔓 吳強 任小西圖書
分類: 軟體
資源格式: PDF
版本: 掃描版
出版社: 機械工業出版社
書號: 9787111328780
發行時間: 2011年6月
地區: 大陸
語言: 簡體中文
簡介:
內容簡介
《計算機組成與體系結構:性能設計(原書第8版)》以intel x86和arm兩個處理器系列為例，結合當代計算機系統性能設計問題，介紹了計算機體系結構的主流技術和最新技術。本書共18章，分5個部分，第一部分（第1~2章）概述計算機組成與體系結構，並討論計算機的演變和性能；第二部分（第3~8章）討論計算機的主要部件及其互連；第三部分（第9~14章）討論處理器的內部結構和組織；第四部分（第15~16章）討論處理器中控制器的內部結構和微程序設計的使用；第五部分（第17~18章）討論並行組織，包括對稱多處理器、集群系統和多核體系結構。
《計算機組成與體系結構:性能設計(原書第8版)》可作為高等院校計算機及相關專業的計算機體系結構課程教材或教學參考書，同時也可以作為從事計算機研究與開發的技術人員的參考書。
『柒』 計算機系統結構課後習題不會，求高手指導
（1）由MIPS = 時鍾頻率/（CPI×106）， 則有：CPIA =時鍾頻率/（MIPS×106）= 1.5。
（2）當時鍾頻率為15MHZ時，假設不進行存儲操作指令的CPI為x，則要進行一次存儲操作指令的CPI為1+ x，要進行二次存儲操作指令的CPI為2+ x，因此有：
1.5 = x×65% + （1+ x）×30% + （2+ x）×5%
解得x = 1.1
當時鍾頻率為30MHZ時，不進行存儲操作指令的CPI不變為1.1，要進行一次存儲操作指令的CPI為2+ x = 3.1，要進行二次存儲操作指令的CPI為4+ x = 5.1，因此平均CPI為：
CPIB = 1.1×65% + 3.1×30% + 5.1×5% = 1.9
所以 MIPSB = 時鍾頻率/（CPIB×106）=（30×106）/（1.9×106）= 15.8
『捌』 求《計算機系統結構教程》課件及習題答案
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