计算机系统设计的定量原理

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系统结构报告系统结构报告 班班 级级： ： 计计 102学学 号：号： 1013022051姓姓 名：名： 陶陶跃跃雷雷指指导导老老师师： ： 管致管致锦锦 计计算机科学与技算机科学与技术术学院学院 报告(一)报告(一) 计算机系统设计的定量原理计算机系统设计的定量原理1.1.以经常性事件为重点以经常性事件为重点这是计算机设计中最重要、使用最广泛的设计原则。在计算机系统的设计中，经常需要在多种不同的方法之间进行折中，这时应按照对经常发生的情况采用优化方法的原则进行选择，因为这样能得到更多的总体上的改进。2.2.AmdahlAmdahl 定律定律Amdahl 定律指出：加快某部件执行速度所能获得的系统性能加速，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。Amdahl 定律可用来计算当时对计算机系统中的某个部分进行后系统总体性能可获得多大的提高。系统加速比=系统性能(改进后)/系统性能(改进前) =总执行时间(改进前)/总执行时间(改进后)总执行时间(改进后)=可改进比列 X 总执行时间(改进前)/[部件加速比+(1-可改进比 例)X 总执行时间(改进前)] =总执行时间(改进前)X[(1-可改进比例)+可改进比例/部件减速 比]系统加速比=总执行时间(改进前)/总执行时间(改进后) =1/[(1-可改进比例)+改进比例/部件加速比]3.3.CUPCUP 性能测试性能测试CPU 的性能取决于三个参数：(1)时钟周期时间：取决于硬件实现技术和计算机组成。(2)CPI(每条指令的平均时钟周期数)：取决于计算机组成和指令集结构。(3)IC：取决于指令集结构和编译技术。执行一个程序所需的 CUP 时间可以这样计算 CUP=执行程序所需的时钟周期数 X 时钟周期时间 CPI=执行程序所需的时钟周期数/所执行的指令条数则 CUP 时间=IC X CPI X 时钟周期时间 4.4.程序的局部性能原理程序的局部性能原理(1)程序执行时锁访问的存储器地址分布不是随机的，而是相对地簇聚(2)局部性包括时间局部性和空间局部性。时间局部性是指，程序即将用到的信息很 可能就是目前正在使用的信息；程序的空间局部性是指，下程序即将用到的信息 在空间上相邻或者临近课后习题课后习题1.7 将计算机系统中某一功能的处理速度加快 10 倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的 40%,则采用此提高性能的方法后，能使整个系统的 性能提高多少解：系统加速比=1/((1-0.4)+0.4/10)=1.56251.8 计算机系统中有 3 个部件可以改进，这 3 个部件的部件加速比为： 部件 1 加速比=30；部件 2 加速比=20；部件 3 加速比=10(1)如果部件 1 和部件 2 的可改进比例均为 30%，那么当部件 3 的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到 10？(2)如果 3 个部件的可改进比例分别为别为 30%、30%和 20%,且 3 个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？ 解： (1)设部件 3 的可改进比例为 x 时，系统加速比才可以达到 10 则 1/((1-0.3-0.3-x)+(0.3/30+0.3/20+x/10)=10 X=36.1% (2)设原执行时间为 1 总执行时间(改进后)=1X[(1-0.3-0.3-0.2)+(0.3/30+0.3/20+0.2/10)]=0.245 那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是: 0.2/0.245=81.6%1.9 假设某应用程序中有 4 类操作，通过改进，各操作获得了不同的性能提高。具体数据如下表所示操作类型 程序中的数量(百万条指令)改进前的执行时间 (周期)改进后的执行时间 (周期) 操作 1 10 2 1操作 2 30 20 15操作 3 35 10 3操作 4 15 4 1(1)改进后，各类操作的加速比分别是多少？(2)各类操作单独改进后，程序获得的加速比分别是多少？(3)4 类操作均改进后，整个程序的加速比是多少？解：(1) 操作 1 的改进后的加速比=2/1=2操作 2 的改进后的加速比=20/15=1.33操作 3 的改进后的加速比=10/3=3.33操作 4 的改进后的加速比=4/1=4 (2)单独改进操作 1 时程序获得的加速比=1/[(1-0.1)+0.1/2]=1.05 单独改进操作 2 时程序获得的加速比=1/[(1-0.3)+0.3/1.33]=1.08 单独改进操作 3 时程序获得的加速比=1/[(1-0.35)+0.35/3.33]=1.32 单独改进操作 4 时程序获得的加速比=1/[(1-0.15)+0.15/4]=1.12 (3)4 类操作均改进后，整个程序的加速比 1/[0.1+(0.1/2+0.3/1.33+0.35/3.33+0.15/4)]=1.85 报告(二)报告(二)我的笔记本性能测试及各方面参数我的笔记本性能测试及各方面参数清华清华同方超锐同方超锐 V100A 基本硬件配置基本硬件配置CPU英特尔酷睿双核处理器 T2050(主频：1.6GHz，2MB 二级缓存，FSB 533MHz )内存512MB DDR2 533MHz硬盘500GB SATA 5400 转主板英特尔 945PM 芯片组显卡NVIDIA GeForce Go 7300 独立显卡液晶屏14.1 英寸镜面宽屏 LCD (分辨率 1280*800)超锐 V100A 在硬件配置经过了深思熟虑。首先在处理器并没有一味的追求高端，而是选用了性价比更高的英特尔酷睿双核 T2050 处理器。对于繁重的商务活动，T2050 处理器完全能够轻松应对。超锐 V100A 将更多的精力放在对超锐V100A 多媒体功能上的投入上。NVIDIA GeForce Go 7300 独立显卡，让超锐V100A 在娱乐性能方面相对于传统商务机型有着大幅度的提升。 CPU-Z 截图截图——CPU 信息信息CPU-Z 截图截图——芯片组信息芯片组信息 CPU-Z 截图截图——内存信息内存信息CPU-Z 截图截图——SPD 信息信息超锐 V100A 旅行重量为 2.78 千克。考虑到这是一款 14 英寸宽屏产品，此重量相信能被大多数消费者所接受。 测试得分：测试得分：在性能测试中，我们选用测试软件包括：PCMark05 检测机器整体性能；测试显示性能部分采用 3DMark2003、3DMark2005 来测试其 3D 性能；电池测试软件 MobileMark2005。清华同方超锐 V100A 测试成绩如下： 清华同方清华同方超锐超锐 V100A 常规测试成绩常规测试成绩PCMark05总分总分2596CPU 得分得分2817内存内存得分得分1540显卡显卡得分得分1250硬盘硬盘得分得分32803DMark03总分总分21933DMark05总分总分1329MobileMark2005续航时间(全速)续航时间(全速)208 分钟(高强度办公)165 分钟(DVD 播放时间) 得益于清华同方超锐 V100A 硬件配置比较合理。英特尔酷睿 T2050 处理器虽然在主频以及前端总线参数上略低于 T2300 处理器，但是从整体测试项目PCMark05 得分上看，在其他硬件配置相同情况下，两款处理器表现对整体性能影响并不明显。在 3D 性能测试环节，我们可以看到配备了 NVIDIA GeForce Go 7300 独立显卡的超锐 V100A 表现令人满意。和大多数商务笔记本电脑采用的 GMA950 显示芯片相比，超锐 V100A 处理 3D 图像时更加得心应手。 关 键 词： 计算机系统 设计 定量 原理

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