CA-RW-CH1

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主要内容

计算机体系结构的发展

系列机和兼容

量化设计的基本原则

大概率事件优先原则
Amdahl定律

例 1.1 假设考虑条件分支指令的两种不同设计方法如下

加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比受限于该部件在系统中所占的重要性

系统加速比依赖于以下两个因素

可改进部分在原系统计算时间中所占的比例 可改进比例
该部分改进以后的性能提高 部件加速比

$$
系统加速比 = \frac{1}{(1-可改进比例)+\frac{可改进比例}{部件加速比}}
$$

程序的局部性原理
CPU的性能

IC 代表程序执行过程中的指令数

CPU性能公式 程序执行的CPU时间为：$CPI \times IC / 时钟频率 = CPI \times IC \times 时钟周期$

基本可靠性模型

平均无故障时间（MTTF）

平均修复时间（MTTR）

平均故障时间（MTBF）

关系： MTBF = MTTF + MTTR

FIT 10亿小时中系统的故障次数

系统可用性：A = \frac{MTTF}{MTBF} \times 100%

例题重做

Q1

(1) CPU_A: 通过比较指令设置条件码，然后测试条件码进行分支。 (2) CPU_B:在分支指令中包括比较过程。

在两种 CPU 中,条件分支指令都占用2 个时钟周期而所有其他指令占用1 个时钟周期,对于 CPUA,执行的指令中分支指令占 20%;由于每个分支指令之前都需要有比较指令,因此比较指令也占 20%。由于 CPU_A在分支时不需要比较,因此假设它的时钟周期时间比 CPU 快1.25 倍。哪一个 CPU 更快?

CPU性能公式

Q2

一个由硬盘构成的外部存储系统包括两个部分，一块MTTF为30000小时的ATA硬盘，一套MTTF为300000小时的ATA控制器。请计算这个外存系统的MTTF