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• • 题目内容
  • 题目分析
  • 题目求解

题目内容

如果FP操作的比例为25%，FP操作的平均CPI=4.0，其它指令的平均CPI为1.33。
其中FPSQR操作（浮点数平方根）的比例为2%， FPSQR的CPI为20。（FPSQR是FP的一种）
假设有两种设计方案，分别把FPSQR操作的CPI和所有FP操作的CPI减为2。试利用CPU性能公式比较这两种设计方案哪一个更好(只改变CPI而时钟频率和指令条数保持不变)。

题目分析

既然需要比较CPU的性能，那么就需要找出比较CPU性能的指标。本题中最适合比较CPU性能的指标就是所有操作的平均CPI。

首先定性分析：既然FPSQR操作本身就是FP操作的一种，并且两种改进方案的CPI都是降为2，因此一定是改进FP所有操作比只改进FPSQR操作对性能提升的的效果更好。

接着定量分析。本题的核心在于计算出不同改进方案的平均CPI，那么只需要知道各部分操作所占的比例以及各自的平均CPI即可。

对于第一种方案（改进FP操作），已知其他指令的平均CPI和改进后FP操作的平均CPI，并且知道两者各自的比例，那么系统整体的CPI就可以求出。

对于第二种方案（改进FPSQR操作），已知FPSQR指令、除FPSQR之外的FP指令和其他指令的比例，还有FPSQR指令以及其他指令的平均CPI，缺少的是除了FPSQR指令外其他FP指令的平均CPI，因此本题需要首先求解出除了FPSQR指令外其他FP指令的平均CPI。

除了FPSQR指令外其他FP指令的平均CPI可以通过比例算出。

求出两种改进方案的整体CPI后，通过比较选择CPI较小的方案，本题即求解完成。

题目求解

第一种方案：

系统整体CPI=0.75×1.33+0.25×2=1.5

第二种方案：

设除了FPSQR指令外其他FP指令的平均CPI为M，则有如下方程：

M×0.23+20×0.02=4×0.25

由此求解得M=4.174

系统整体CPI=1.33×0.75+4.174×0.23+2×0.02=2

由此可以判断，由于对全部FP操作进行改进后的系统CPI小于只对FPSQR操作进行改进后的系统CPI，因此第一种方案更好。