FPGA開発日記

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コンピュータの構成と設計4版:Exercise 1.7

/* 以下の回答は,個人的に解いたものであって,正解である保証はありません.解答の正しさについてはまったく保証しませんし,まったく責任を負いません */

次の表を見て問題にこたえよ.

Processor clock rate Power
80286(1982) 12.5MHz 3.3W
80386(1985) 16MHz 4.1W
80486(1989) 25MHz 4.9W
Pentium(1993) 66MHz 10.1W
Pentium Pro(1997) 200MHz 29.1W
Pentium 4 Willamette(2001) 2GHz 75.3W
Pentium 4 Prescott(2004) 3.6GHz 103W
Core 2 Ketsfield(2007) 2.667GHz 95W


1.7.1 クロック周波数と電力のジオメトリック平均値を求めよ.

Reference Processorを80286にすると,次のように表が変更できる.

Processor clock rate Power
80286(1982) 1 1
80386(1985) 1.28 1.24
80486(1989) 2.0 1.48
Pentium(1993) 5.28 3.06
Pentium Pro(1997) 16 8.82
Pentium 4 Willamette(2001) 160 22.82
Pentium 4 Prescott(2004) 228 31.21
Core 2 Ketsfield(2007) 213.36 28.79

よって,ジオメトリック平均値は以下で算出できるので,
^n\sqrt{\Sigma_{i=1}^n\text{Execution time ratio}_i}

  • clock rate : ^8\sqrt{\Sigma_{i=1}^8\text{clock rate}_i = 14.23}
  • power : ^8\sqrt{\Sigma_{i=1}^8\text{power}_i = 5.63}

1.7.2 最も大きな変化が起きたのは表の中でどこか?

クロック周波数,電力が最も大きく変化したのはPentium Pro -> Pentium 4 Willametteだろう.ただ,Pentium 4 Prescott->Core 2も,クロック周波数,電力が双方落ちていることから,変化と言えないこともない?

1.7.3 最初に比べて,最後の世代のプロセッサはどのくらいクロック周波数と電力が大きいか.

表の通り.クロック周波数 = 213.36倍,電力 = 28.79倍.


世代ごとの電力の表を見て問題にこたえよ.

Processor Voltage
80286(1982) 5
80386(1985) 5
80486(1989) 5
Pentium(1993) 5
Pentium Pro(1997) 3.3
Pentium 4 Willamette(2001) 1.75
Pentium 4 Prescott(2004) 1.25
Core 2 Ketsfield(2007) 1.1

1.7.4 平均容量を求めよ.

電力は次の式であらわされる.
\text{Power} = \text{Capacitive Load}\times\text{Voltage}^2\times\text{Frequency switched}

よって,各々のCapacitive Loadを計算すると,

Processor Capacitive Load
80286(1982) 1.056\times 10^{-8}
80386(1985) 1.025\times 10^{-8}
80486(1989) 7.84\times 10^{-9}
Pentium(1993) 6.12\times 10^{-9}
Pentium Pro(1997) 1.34\times 10^{-8}
Pentium 4 Willamette(2001) 1.22\times 10^{-8}
Pentium 4 Prescott(2004) 1.83\times 10^{-8}
Core 2 Ketsfield(2007) 2.94\times 10^{-8}

となる.

1.7.5 電圧の最も大きく変化した世代はどこか.

Pentium Pro->Pentium 4 Willametteの世代.

1.7.6 Pentium以降での,電圧のジオメトリック平均値を求めよ.

Pentiumを1とすると,ジオメトリック平均値は,
^5\sqrt{\frac{5}{5}\times\frac{3.3}{5}\times\frac{1.75}{5}\times\frac{1.25}{5}\times\frac{1.1}{5}} = 0.42
となる.