计算机系统结构课后答案武汉大学
『壹』 计算机系统结构 一道习题
我们只做过第一问：
字节多通道：
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)
字节多通道工作周期：1/(250+250+500)=1*10^-6(S)
数组多通道1：取流量最大值：4000（K/S）工作周期：1/4000K=0.25*10^-6(S)
数组多通道2：取流量最大值：4000（K/S）工作周期：1/4000K=0.25*10^-6(S)
选择通道1：取流量最大值：5000（K/S）工作周期：1/5000K=0.2*10^-6(S)
选择通道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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简介：《计算机组成与系统结构习题解答和教学指导（第2版）/21世纪大学本科计算机专业系列教材》作为《计算机组成与系统结构（第2版）》教材的教学指导用书，主要对每个章节的教学目标和内容安排、主要内容提要、基本术语解释、常见问题解答等给出系统性的说明和描述，并在此基础上，提供了大量的单项选择题及其答案、分析应用题及其分析解答。
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书名：计算机系统结构
作者：李学干
出版年份：2011-11
页数：329
内容简介：
《计算机系统结构(第5版)》是在原书第四版的基础上修订而成的。这次修订的重点是第1、4、5、6章。《计算机系统结构(第5版)》系统地讲述了计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构、基本分析方法以及近年来在该领域的进展。全书共8章。主要内容有:计算机系统结构基础及并行性的开发；数据表示、寻址方式与指令系统的设计、优化、发展和改进；存储、中断、总线与输入/输出系统；虚拟存储器、cache存储器、三级存储层次和存储系统的保护；重叠方式和流水方式的标量处理机及指令级高度并行的超级处理机;向量的流水处理和向量流水处理机、阵列处理机的原理、并行算法和互连网络；多处理机的硬件结构、多cache的一致性、程序的并行性和性能、操作系统和多处理机的发展;数据流计算机和归约机。《计算机系统结构(第5版)》内容丰富，取材适当，每章有大量例题和习题。每章末均有本章小结，给出本章“知识点和能力层次要求”以及“重点和难点”。书末附有各章习题参考答案。《计算机系统结构(第5版)》可作为计算机专业本科生和相关专业研究生的教材，也可作为相关领域科技人员的参考书。
『肆』 谁有张晨曦《计算机系统结构》第四章习题答案请发一份
4.3 根据需要展开下面的循环并进行指令调度，直到没有任何延迟。指令的延迟如表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：将循环展开两次，进行指令调度，即可以消除延迟，代码如下：
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 假设有一条长流水线，仅仅对条件转移指令使用分支目标缓冲。假设分支预测错误的开销为4个时钟周期，缓冲不命中的开销为3个时钟周期。假设：命中率为90%，预测精度为90%，分支频率为15%，没有分支的基本CPI为1。
（1） 求程序执行的CPI。
（2） 相对于采用固定的2个时钟周期延迟的分支处理，哪种方法程序执行速度更快？
解：（1）程序执行的CPI = 没有分支的基本CPI（1） + 分支带来的额外开销
分支带来的额外开销是指在分支指令中，缓冲命中但预测错误带来的开销与缓冲没有命中带来的开销之和。
分支带来的额外开销= 15% * (90%命中×10%预测错误×4 + 10％没命中×3)= 0.099
所以，程序执行的CPI ＝ 1 ＋ 0.099 = 1.099
（2）采用固定的2 个时钟周期延迟的分支处理CPI = 1 + 15%×2 = 1.3
由（1）（2）可知分支目标缓冲方法执行速度快。
4.5 假设分支目标缓冲的命中率为90%，程序中无条件转移指令的比例为5%，没有无条件转移指令的程序CPI值为1。假设分支目标缓冲中包含分支目标指令，允许无条件转移指令进入分支目标缓冲，则程序的CPI值为多少？
解：设每条无条件转移指令的延迟为x，则有：
1＋5%×x＝1.1
x＝2
当分支目标缓冲命中时，无条件转移指令的延迟为0。
所以 程序的CPI ＝ 1 ＋ 2 × 5% ×(1 －90%) ＝1.01
4.6 下面的一段MIPS汇编程序是计算高斯消去法中的关键一步，用于完成下面公式的计算：
Y = a X + Y
其浮点指令延迟如表4.3所示，整数指令均为1个时钟周期完成，浮点和整数部件均采用流水。整数操作之间以及与其它所有浮点操作之间的延迟为0，转移指令的延迟为0。X中的最后一个元素存放在存储器中的地址为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) 对于标准的MIPS单流水线，上述循环计算一个Y值需要多少时间？其中有多少空转周期？
(2) 对于标准的MIPS单流水线，将上述循环顺序展开4次，不进行任何指令调度，计算一个Y值平均需要多少时间？加速比是多少？其加速是如何获得的？
(3) 对于标准的MIPS单流水线，将上述循环顺序展开4次，优化和调度指令，使循环处理时间达到最优，计算一个Y值平均需要多少时间？加速比是多少？
(1) 对于采用如图4.8前瞻执行机制的MIPS处理器（只有一个整数部件）。当循环第二次执行到
BNEZ R3,FOO
时，写出前面所有指令的状态，包括指令使用的保留站、指令起始节拍、执行节拍和写结果节拍，并写出处理器当前的状态。
(2) 对于2路超标量的MIPS流水线，设有两个指令流出部件，可以流出任意组合的指令，系统中的功能部件数量不受限制。将上述循环展开4次，优化和调度指令，使循环处理时间达到最优。计算一个Y值平均需要多少时间？加速比是多少？
(3) 对于如图4.13结构的超长指令字MIPS处理器，将上述循环展开4次，优化和调度指令，使循环处理时间达到最优。计算一个Y值平均需要多少时间？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 个时钟周期，其中有5 个空转周期。
（2）循环顺序展开4 次，不进行任何指令调度，则指令1～5 及其间的stall 都是必要的，只是指令6～9 只需执行一次，因此，共有 10 × 4 ＋ 4 ＝ 44 个时钟周期，计算出4 个Y 值，所以计算一个Y 值需要11 个时钟周期，加速比为：14/11 = 1.27 。加速主要是来自减少控制开销，即减少对R1、R2 的整数操作以及比较、分支指令而来的。
（3）循环顺序展开4 次，优化和调度指令，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 个时钟周期，则计算一个Y 值平均需要 24/4 = 6 个时钟周期，
加速比：14/6 = 2.33
（4）
指令 指令执行时钟
流出 执行 写结果 确认
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
名称 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
项号 ROB
Busy 指令 状态 目的 Value
1 yes ADD.D F6, F4, F6 执行 F6 Regs[F4]＋Regs[F6]
2 yes S.D F6, 0（R2） 流出 Mem[0+Regs[R2]] #2
字段 浮点寄存器状态
F0 F2 F4 F6 F8 F10 … F30
ROB项编号 1
Busy yes …
（5）
整数指令 浮点指令 时钟周期数
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
计算一个Y值需要 16/4 = 4 个时钟周期，加速比 = 14/4 = 3.5
（6）
访存1 访存2 浮点指令1 浮点指令2 整数指令 时钟
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
计算一个Y值需要 11/4 个时钟周期，加速比 = 14/(11/4) = 56/11
『伍』 请问有没有计算机组成与结构王爱英第五版的课后习题答案
1、计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。2、计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。3、计算机软件系统由操作系统和应用软件组成。4、计算机采用冯·诺依曼结构。拓展资料：1、计算机体系结构就是指适当地组织在一起的一系列系统元素的集合，这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信息的处理而完成预先定义的目标。通常包含的系统元素有：计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。其中，软件是程序、数据库和相关文档的集合，用于实现所需要的逻辑方法、过程或控制；硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感器、马达、水泵等)；人员是硬件和软件的用户和操作者；数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合；文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息；过程是一系列步骤，它们定义了每个系统元素的特定使用方法或系统驻留的过程性语境。2、计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题，它和计算机组成、计算机实现是不同的概念。一种体系结构可能有多种组成，一种组成也可能有多种物理实现。计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机，以实现特定的系统结构，同时满足所希望达到的性能价格比。一般而言，计算机组成研究的范围包括：确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，信号传输技术，电源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。
『陆』 计算机组成与体系结构答案(裘雪红)
中文名: 计算机组成与体系结构:性能设计(原书第8版)原名: Computer Organization and Architecture: Designing for Performance (8th Edition)
作者: (美)William Stallings译者: 彭蔓蔓 吴强 任小西图书
分类: 软件
资源格式: PDF
版本: 扫描版
出版社: 机械工业出版社
书号: 9787111328780
发行时间: 2011年6月
地区: 大陆
语言: 简体中文
简介:
内容简介
《计算机组成与体系结构:性能设计(原书第8版)》以intel x86和arm两个处理器系列为例，结合当代计算机系统性能设计问题，介绍了计算机体系结构的主流技术和最新技术。本书共18章，分5个部分，第一部分（第1~2章）概述计算机组成与体系结构，并讨论计算机的演变和性能；第二部分（第3~8章）讨论计算机的主要部件及其互连；第三部分（第9~14章）讨论处理器的内部结构和组织；第四部分（第15~16章）讨论处理器中控制器的内部结构和微程序设计的使用；第五部分（第17~18章）讨论并行组织，包括对称多处理器、集群系统和多核体系结构。
《计算机组成与体系结构:性能设计(原书第8版)》可作为高等院校计算机及相关专业的计算机体系结构课程教材或教学参考书，同时也可以作为从事计算机研究与开发的技术人员的参考书。
『柒』 计算机系统结构课后习题不会，求高手指导
（1）由MIPS = 时钟频率/（CPI×106）， 则有：CPIA =时钟频率/（MIPS×106）= 1.5。
（2）当时钟频率为15MHZ时，假设不进行存储操作指令的CPI为x，则要进行一次存储操作指令的CPI为1+ x，要进行二次存储操作指令的CPI为2+ x，因此有：
1.5 = x×65% + （1+ x）×30% + （2+ x）×5%
解得x = 1.1
当时钟频率为30MHZ时，不进行存储操作指令的CPI不变为1.1，要进行一次存储操作指令的CPI为2+ x = 3.1，要进行二次存储操作指令的CPI为4+ x = 5.1，因此平均CPI为：
CPIB = 1.1×65% + 3.1×30% + 5.1×5% = 1.9
所以 MIPSB = 时钟频率/（CPIB×106）=（30×106）/（1.9×106）= 15.8
『捌』 求《计算机系统结构教程》课件及习题答案
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