题目
若程序编译后生成的目标代码由A、B、C、D4类指令组成，它们在程序中所占比例分别为40%，20%，15%和25%。已知A、B、C、D四类指令的CPI分别为1、2、2、2。现需要对程序进行编译优化，优化后的程序中A类指令数量减少了一半，而其他指令数量未发生变化。假设运行该程序的计算机CPU主频为500MHz。回答下列问题。 （1）优化前后程序的CPI各为多少？ （2）优化前后程序的MIPS各为多少？ （3）通过上面的计算结果，你能得出什么结论？
若程序编译后生成的目标代码由A、B、C、D4类指令组成，它们在程序中所占比例分别为40%，20%，15%和25%。已知A、B、C、D四类指令的CPI分别为1、2、2、2。现需要对程序进行编译优化，优化后的程序中A类指令数量减少了一半，而其他指令数量未发生变化。假设运行该程序的计算机CPU主频为500MHz。回答下列问题。 （1）优化前后程序的CPI各为多少？ （2）优化前后程序的MIPS各为多少？ （3）通过上面的计算结果，你能得出什么结论？
题目解答
答案
（1）优化前：CPI=（CPIi*ICi/IC）=1*0.4+2*0.2+2*0.15+2*0.25=1.6 优化后：A、B、C、D这4类指令在程序中所占比例分别为1/4、1/4、3/16，5/16，：CPI=1*1/4+2*1/4+2*3/16+2*5/16=1.75. （2）优化前：MIPS=f/（CPI*106）=（500*106）/（1.6*106）=312.5 优化后：MIPS=f/（CPI*106）=（500*106）/（1.75*106）≈285.7 （3）优化后，程序中A类指令条数减少，其他指令不变，各指令CPI不变，所以程序执行时间变短，但程序的CPI却变大，MIPS变小，所以不能简单地通过这此指标来评断计算机性能。
解析
步骤 1：计算优化前的CPI
根据题目中给出的指令比例和CPI，我们可以计算优化前的CPI。CPI的计算公式为：CPI = Σ(CPIi * ICi / IC)，其中CPIi是第i类指令的CPI，ICi是第i类指令在程序中所占比例，IC是所有指令的总比例。
步骤 2：计算优化后的CPI
优化后，A类指令数量减少了一半，其他指令数量未发生变化。因此，我们需要重新计算优化后的指令比例，然后使用相同的CPI计算公式计算优化后的CPI。
步骤 3：计算优化前后的MIPS
MIPS的计算公式为：MIPS = f / (CPI * 10^6)，其中f是CPU主频，CPI是程序的CPI。根据优化前后的CPI，我们可以计算优化前后的MIPS。
步骤 4：得出结论
根据优化前后的CPI和MIPS，我们可以得出结论。
根据题目中给出的指令比例和CPI，我们可以计算优化前的CPI。CPI的计算公式为：CPI = Σ(CPIi * ICi / IC)，其中CPIi是第i类指令的CPI，ICi是第i类指令在程序中所占比例，IC是所有指令的总比例。
步骤 2：计算优化后的CPI
优化后，A类指令数量减少了一半，其他指令数量未发生变化。因此，我们需要重新计算优化后的指令比例，然后使用相同的CPI计算公式计算优化后的CPI。
步骤 3：计算优化前后的MIPS
MIPS的计算公式为：MIPS = f / (CPI * 10^6)，其中f是CPU主频，CPI是程序的CPI。根据优化前后的CPI，我们可以计算优化前后的MIPS。
步骤 4：得出结论
根据优化前后的CPI和MIPS，我们可以得出结论。