计算机组成与体系结构期末复习重点：CPU速度提升对程序运行时间的影响

"这些题目来自计算机组成与体系结构期末复习资料，涵盖了CPU性能提升对程序运行时间的影响、指令执行效率、计算机执行时间计算、不同计算机性能比较、浮点运算速度理解以及定点数运算相关的补码表示和移位操作。" 在计算机科学中，计算机的性能通常由CPU速度和I/O设备速度决定。在问题1中，基准程序的运行时间由CPU时间和I/O时间组成。当CPU速度提高50%时，CPU执行任务的时间减半，但I/O时间保持不变，因此总运行时间相应减少。根据题目描述，基准程序A的运行时间从100s减少到70s。 问题3涉及了程序优化对执行时间的影响。如果指令数减少到原来的70%，而CPI（每条指令周期数）增加到原来的1.2倍，那么执行时间可以通过原始指令数乘以CPI来计算，然后根据优化后的指令数和CPI进行调整。在这个例子中，优化后的执行时间是14秒。 问题4讨论了不同计算机系统执行相同程序的时间差异。M1和M2具有相同的指令集，但主频不同，且平均CPI也不同。计算运行时间比值时，需要将主频和CPI结合起来考虑。M1的运行时间是M2的1.5 * 2 = 3倍，所以比值是1/3，即0.333，最接近选项B的0.625。 问题5介绍了超级计算机的浮点运算速度，即FLOPS（每秒浮点运算次数）。93.0146PFLOPS意味着每秒能执行93京（百万的百万）次浮点运算，即9.3×10^15次，对应选项B。 补码表示是计算机中存储带符号整数的标准方式。问题6和7涉及补码的移位操作。左移两位相当于乘以4，但要注意符号位的处理；右移一位则相当于除以2，对于负数，符号位会向左填充。根据题目描述，可以计算出正确的移位结果。 问题9是关于16位补码扩展到32位的情况。对于带符号整数，扩展时高位通常会复制符号位，所以0x8FA0扩展为32位应该是0xFFFF8FA0。 最后，问题10提到了双符号位下的正数相加，这通常不会导致溢出，因为双符号位设计就是为了防止溢出现象。 这些题目覆盖了计算机体系结构的基础概念，包括性能分析、指令执行、数值表示和运算。理解这些知识点对于学习计算机组成与体系结构至关重要。