CO2008 KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Đại học Bách Khoa – Tp HCM 08/2019 Bài tập/Thực hành 1 CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VÀ HIỆU SUẤT MÁY TÍNH Mục tiêu • Tính toán, so sánh hiệu suất của[.]
CO2008 - KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Đại học Bách Khoa – Tp.HCM 08/2019 Bài tập/Thực hành CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VÀ HIỆU SUẤT MÁY TÍNH Mục tiêu • Tính tốn, so sánh hiệu suất máy tính • Hiểu thuật ngữ máy tính Review CPU time = CPU clock cycles * clock cycle time = CPU Clock cycles / Clock rate Thời gian thực thi = tổng số chu thi * thời gian chu kỳ Clock cycles = IC * CPI Tổng số chu kỳ = Tổng số lệnh * Số chu thi lệnh CPU time = IC * CPI * clock cycle time = (IC * CPI) / Clock rate CPU time: thời gian xử lý (khơng tính thời gian giao tiếp I/O, thời gian chờ ) Clock frequency (rate): Số chu kỳ giây hay cịn gọi tần số, ví dụ: 4GHz = giây có 4x109 giao động Clock cycles: Tổng số chu thi IC: instruction count, tổng số lệnh thực thi CPI: cycle per instruction (số chu thi lệnh) Bài tập Trả lời ngắn gọn câu hỏi sau: • Sự giống/khác compiler asembler • Sự giống/khác Operating system Application software • Sắp xếp theo tăng dần mức độ trừu trượng (dưới góc nhìn người lập trình): Machine language, High-level language, assembly language • Liệt kê điểm khác loại máy tính sau: supercomputer, low-end server, server, desktop computer Cho thông số hệ thống hiển thị màu: màu biểu diễn 8-bit, pixel gồm màu (red, green, blue) Độ phân giải 1280x1024 (a) Xác định dung lượng tối thiểu khung hình (b) Thời gian tối thiểu để truyền khung hình biết tốc độ mạng 100Mbit/s Xem xét xử lý thực thi tập lệnh với tần số, CPI bảng Processor P1 P2 P3 Clock Rate GHz 2.5 GHz GHz CPI 1.5 1.0 2.2 (a) Bộ xử lý có hiệu suất cao tính theo số lệnh giây (instructions per secondIPS)? (b) Nếu xử lý thực thi chương trình 10 giây Tìm tổng số lệnh, tổng số chu thi (c) Người ta giảm thời gian thực thi chương trình 30%, điều làm cho CPI tăng lên 20%, Khi tần số hệ thống để đạt thời gian đó? Xem xét bảng thơng tin bên Processor P1 P2 P3 Clock Rate 3GHz 2.5GHz 4GHz No Instructions 2.00E+10 3.00E+10 9.00E+10 Time 7s 10s 9s (a) Tìm số lệnh chu kỳ IPC (instructions per cycle) xử lý (b) Tìm tần số P2 cho thời gian thực thi giảm xuống thời gian thực thi P1 (c) Tìm tổng số lệnh P2 cho thời gian thực thi giảm xuống thời gian thực thi P3 Xem xét xử lý thực thi kiến trúc tập lệnh Tập lệnh chia thành loại lệnh, A, B, C, D Tần số CPI xử lý trình bày bảng bên Processor P1 P2 Clock Rate 2.5 GHz GHz CPI Class A CPI Class B 2 CPI Class C CPI Class D (a) Cho chương trình với 106 lệnh, biết lệnh chi theo tỉ lệ:10% class A, 20% class B, 50% class C, and 20% class D Bộ xử lý thực thi chương trình nhanh hơn? (b) Xác định CPI trung bình (c) Tìm tổng số chu thi chương trình Số lệnh chương trình trình bày bảng Arith 650 Store 100 Load 600 Branch 50 Total 1400 (a) Giả sử lệnh đại số (arith) thực thi chu kỳ, lệnh load store thực thi chu kỳ, lệnh rẽ nhánh (Branchs) thực thi chu kỳ Chương trình thực thi máy tính có tần số Ghz Tính thời gian thực thi chương trình (b) Tính CPI chương trình (c) Khi cải tiến chương trình, số lệnh load giảm nửa Tính speedup hệ thống sau cải tiến Tính CPI sau cải tiến