计组之一计组概述

一、为什么说指令按地址访问，数据都在指令中直接给出为什么不对？

因为还有一些指令是从存储器里面取出来的。
二、有关程序运行时间的计算

根据题目内容，可以按以下步骤分析：
题目：

假设基准程序 A 在某计算机上的运行时间为 100 秒，其中 90 秒为 CPU 时间，其他为 I/O 时间。如果 CPU 速度提高 50%，而 I/O 速度不变，则运行基准程序 A 所耗费的时间为多少？
分析：

• 初始情况：
  
  
  
  • 总运行时间：100 秒
    
  • CPU 时间：90 秒
    
  • I/O 时间：100 - 90 = 10 秒
    
  
  
• 提高 CPU 速度 50%：
  
  
  
  • CPU 时间将减少，假设 CPU 时间减少 50%，则新的 CPU 时间为：
    1. 新 CPU 时间 = 90 / 1.5 = 60 秒

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  • I/O 时间不变，因此新的总时间为：
    1. 总时间 = 新 CPU 时间 + I/O 时间 = 60 + 10 = 70 秒

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结论：

因此，运行基准程序 A 所需的时间为 70 秒。
答案是：D. 70s
三、CPI和MIPS相关计算

MIPS:每秒执行多少百万条指令
CPI:执行一条指令需要的时钟周期数
根据你上传的图片，以下是提取的题目内容：
某计算机的主频为 1.2GHz，其中指令分为 4 类，它们在基准程序中所占比例如下表所示。
指令类型所占比例CPIA50%2B20%3C10%4D20%5该机的 MIPS 数值是（）。
平均CPI（每条指令的时钟周期数）。
计算平均CPI：
平均CPI = Σ(比例 × CPI)
= 50% × 2 + 20% × 3 + 10% × 4 + 20% × 5
= 0.5 × 2 + 0.2 × 3 + 0.1 × 4 + 0.2 × 5
= 1 + 0.6 + 0.4 + 1
= 3
计算MIPS：
MIPS公式为：MIPS = 时钟频率(MHz) / 平均CPI
给定条件：
主频 = 1.2GHz = 1200MHz
平均CPI = 3
因此：
MIPS = 1200MHz / 3 = 400
MIPS = 时钟频率(MHz) / 平均CPI 怎么算出来的

这个公式来源于MIPS的定义和计算机性能的基本关系。
1. MIPS的定义
MIPS = Million Instructions Per Second（每秒百万条指令）
2. 基本性能关系

• 执行时间 = 指令数 × CPI × 时钟周期时间
  
• 时钟周期时间 = 1 / 时钟频率
  

3. 推导过程
每秒能执行的指令数 = 时钟频率 / CPI
这是因为：

• 时钟频率：每秒的时钟周期数
  
• CPI：每条指令需要的时钟周期数
  
• 所以每秒指令数 = 每秒时钟周期数 / 每条指令的时钟周期数
  

4. 转换为MIPS
MIPS = 每秒指令数 / 10⁶
= (时钟频率 / CPI) / 10⁶
= 时钟频率(Hz) / (CPI × 10⁶)
5. 使用MHz单位
当时钟频率用MHz表示时：

• 1MHz = 10⁶Hz
  
• 所以：MIPS = 时钟频率(MHz) × 10⁶ / (CPI × 10⁶) = 时钟频率(MHz) / CPI
  

这就是公式的来源：MIPS = 时钟频率(MHz) / 平均CPI
本质上，这个公式表示的是：在给定的时钟频率下，考虑到指令的平均复杂度（CPI），计算机每秒能执行多少百万条指令。
四、程序的执行时间的计算

程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是多少
根据计算机性能公式：
执行时间 = 指令数 × CPI × 时钟周期时间
设原来的参数为：
指令数 = N
CPI = C
时钟周期时间 = T
原执行时间 = N × C × T = 20s
优化后的参数：
指令数 = 0.7N（减少到70%）
CPI = 1.2C（增加到1.2倍）
时钟周期时间 = T（不变）
优化后的执行时间：
= 0.7N × 1.2C × T
= 0.7 × 1.2 × (N × C × T)
= 0.84 × 20s
= 16.8s
五 程序运行时间问题

我来提取题目文字并解答：
假定计算机M1和M2具有相同的指令集体系结构(ISA)，主频分别为1.5GHz和1.2GHz。在M1和M2上运行某基准程序P，平均CPI分别为2和1，则程序P在M1和M2上运行时间的比值是（）。
A. 0.4    B. 0.625    C. 1.6    D. 2.5
解答：
根据计算机性能公式：
执行时间 = 指令数 × CPI × 时钟周期时间
由于两台机器具有相同的ISA，运行相同的程序P，所以指令数相同。
设指令数为N，则：
M1的执行时间：

• 主频 = 1.5GHz，时钟周期时间 = 1/(1.5×10⁹) s
  
• CPI = 2
  
• 执行时间₁ = N × 2 × 1/(1.5×10⁹) = 2N/(1.5×10⁹)
  

M2的执行时间：

• 主频 = 1.2GHz，时钟周期时间 = 1/(1.2×10⁹) s
  
• CPI = 1
  
• 执行时间₂ = N × 1 × 1/(1.2×10⁹) = N/(1.2×10⁹)
  

计算比值：
执行时间₁/执行时间₂ = [2N/(1.5×10⁹)] / [N/(1.2×10⁹)]
= [2N/(1.5×10⁹)] × [(1.2×10⁹)/N]
= 2 × 1.2/1.5
= 2.4/1.5
= 1.6
所以结果是 1.6

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