Devoir d'architecture de système informatique
Chapitre un
【Question 1.7】
Un ordinateur avec une fréquence principale de 400 MHz exécute un programme de test standard. Les types d'instructions, le nombre d'exécutions et les cycles d'horloge moyens dans le programme sont les suivants :
| type de commande | Nombre d'instructions exécutées | nombre moyen de cycles d'horloge |
|---|---|---|
| entier | 45000 | 1 |
| transmission de données | 75000 | 2 |
| point flottant | 8000 | 4 |
| la branche | 1500 | 2 |
Trouvez le CPI effectif, le MIPS et le temps d'exécution du programme de l'ordinateur.
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【Question 1.8】
On sait que le temps d'exécution de 4 programmes sur 3 ordinateurs est indiqué dans le tableau suivant :
| programme | Ordinateur A | ordinateur B | ordinateur C |
|---|---|---|---|
| programme 1 | 1 | dix | 20 |
| programme 2 | 1000 | 100 | 20 |
| programme 3 | 500 | 1000 | 50 |
| programme 4 | 100 | 800 | 100 |
En supposant que les 4 programmes exécutent tous 100 000 000 d'instructions, calculez le taux MISP de chaque programme sur chacun des 3 ordinateurs. Calculez respectivement leur moyenne arithmétique, leur moyenne géométrique et leur moyenne harmonique.
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【Question 1.9】
Il y a trois composants dans le système informatique qui peuvent être améliorés, et l'accélération des composants de ces trois composants est :
Accélération de composant 1=30 ; Accélération de composant 2=20 ; Accélération de composant 3=10
(1) Si le taux d'amélioration des composants 1 et 2 est de 30 %, alors lorsque le taux d'amélioration du composant 3 est le taux d'accélération du système peut atteindre 10 ?
(2) Si les taux d'amélioration des trois composants sont respectivement de 30 %, 30 % et 20 %, et que les trois composants sont améliorés en même temps, quelle est la proportion du temps d'exécution de la partie non accélérable du système dans le temps d'exécution total ?
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【Question 1.10】
Accélérer de 10 fois la vitesse de traitement d'une certaine fonction dans un système informatique, mais le temps de traitement de cette fonction ne représente que 40% du temps d'exécution de l'ensemble du système, dans quelle mesure les performances de l'ensemble du système peuvent-elles être améliorées par adopter cette méthode d'amélioration de la fonction?
Chapitre deux
【Question 2.11】
La fréquence d'utilisation de chaque instruction d' un certain
| instruction | fréquence d'utilisation | instruction | fréquence d'utilisation | instruction | fréquence d'utilisation |
|---|---|---|---|---|---|
| AJOUTER | 43% | ALLEZ | 6% | CIL | 2% |
| SOUS | 13% | STO | 5% | CLA | 22% |
| JMP | 7% | SHR | 1% | STP | 1% |
Veuillez concevoir le codage Huffman, le codage d'extension 3/3/3 et le codage d'extension 2/7 de ces 9 opcodes d'instructions respectivement, et calculer la longueur de code moyenne de ces 3 codages.
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【Question 2.12】
La longueur du mot d'instruction d' une certaine Si chaque champ d'adresse est de 6 bits et qu'il y a des instructions A à deux adresses, combien d'instructions à une adresse peut-il y avoir au maximum ?
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【Question 2.13】
Les exigences du système d'instructions d' un Supposons que la longueur du mot d'instruction soit de 12 bits et que la longueur de chaque code d'adresse soit de 3 bits. Q Un encodage étendu peut-il être utilisé pour encoder son opcode ? Si le nombre d'instructions à adresse unique doit être de 254, est-il possible d'étendre le code pour son opcode ? Expliquer pourquoi.
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Chapitre 3 3-33 34 36 39 40
【Question 3.6】
Un pipeline d'instructions ressemble à ceci :
(1) Trouver le débit réel et l'efficacité du pipeline pour la saisie continue de 10 instructions ;
(2) Où se trouve le "goulot d'étranglement" du pipeline ? Prenez deux mesures différentes pour éliminer ce "goulot d'étranglement". Pour les deux nouveaux pipelines que vous avez indiqués, quels sont le débit et l'efficacité réels lorsque 10 instructions sont entrées en continu ?
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[question 3.7]
Il y a un pipeline composé de 4 sections, et chaque fois qu'il traverse la 3e section, il doit parcourir cette section une fois avant de pouvoir s'écouler vers la 4e section. Si le temps nécessaire pour chaque passage est Δ t \Delta tΔt demande :
(1) Lorsque continuellement tous les Δ t \Delta t à l'extrémité d'entrée du pipelineQu'arrive-t-il au pipeline lorsqu'une tâche est entrée à l'instant Δt ?
(2) Quel est le débit maximal de ce pipeline ? Si tous les 2 Δ t \Delta tΔt entre une tâche, quel est le débit et l'efficacité réels lorsque 10 tâches sont traitées en continu ?
(3) Comment améliorer le débit du pipeline lorsque chaque période de temps reste inchangée ? De combien le débit augmente-t-il tout en continuant à traiter 10 tâches d'affilée ?
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【Question 3.8】
Il existe un pipeline multifonctionnel dynamique composé de 5 sections (comme indiqué sur la figure). L'addition utilise les sections 1, 3, 4 et 5, et la multiplication utilise les sections 1, 2 et 5. Le temps de la seconde section est 2△t, et le reste des sections Le temps est △t, et la sortie du pipeline peut être directement renvoyée à l'entrée ou stockée temporairement dans le registre de pipeline correspondant. S'il est calculé sur le pipeline 
, essayez de calculer son débit, son accélération et son efficacité.
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【Question 3.9】
Sur un processeur de pipeline à 5 étapes, le temps d'exécution de chaque étape est △ t et il faut 9△ t pour terminer une tâche. Les exigences de traitement des tâches pour chaque étape sont les suivantes.
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(1) Dessinez le diagramme de transition d'état de la planification des tâches du pipeline.
(2) Calculer la stratégie d'ordonnancement optimale du pipeline et le débit maximal du pipeline.
(3) Entrez 6 tâches en continu selon la stratégie de planification optimale, quel est le débit réel du pipeline ?
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【Question 3.10】
Il existe un pipeline à 5 segments, le temps d'exécution de chaque segment est △ t , et sa table de rendez-vous est la suivante
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(1) Dessinez le diagramme de transition d'état de la planification des tâches du pipeline.
(2) Trouver deux stratégies d'ordonnancement optimales qui permettent un ordonnancement à intervalles de temps inégaux et un ordonnancement à intervalles de temps égaux, et le débit maximal du pipeline pour ces deux stratégies d'ordonnancement.
(3) Si 10 tâches sont saisies en continu, quels sont les débits réels et les taux d'accélération des pipelines pour ces deux stratégies d'ordonnancement ?
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