1.2计算机系统性能评价

1.非时间指标

1)机器字长:指机器一次能处理的二进制位数

*由加法器、寄存器的位数决定

*一般与内部寄存器的位数相等(字长)

*字长越长,表示数据的范围就越大,精确度越高

*目前常见的有32位和64位字长

2)总线宽度:数据总线一次能并行传送的最大信息的位数

*一般指运算器与存储器之间的数据总线位数

*有些计算机内部与外部数据总线宽度不一致

*8086、80286、80386内外数据总线等宽

*8088、80386SX 外部总线宽度8位,内部总线宽度16位

*Pentium外总线64位,内总线32位(两条32位流水线)

3)主存容量与存储带宽

*主存容量:是指一台计算机主存所包含的存储单元总数

*存储带宽:指单位时间内与主存交换的二进制信息量,常用单位B/s(字节/秒)。(影响存储带宽的指标包括数据位宽和数据传输速率)

2.时间指标

1)主频f/时钟周期T,外频、倍频

*主频f

  指CPU内核工作的时钟频率,即CPU内数字脉冲信号震荡的速率,与CPU实际的运算能力之间不是唯一的、直接关系;

*时钟周期T

  也称节拍周期,是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。

*f与T的关系

  互为倒数,f越高,T就越小(f=100MHz时T=10ns,f=1GHz时,T=1ns)。

*外频:指CPU(内存)与主板之间同步的时钟频率(系统总线的工作频率)

*倍频:CPU主频与外频之间的倍数

主频=外频 x 倍频

2)CPI

含义:执行一条指令(平均)需要的时钟周期数(即T周期的个数)

相关名词:单条指令CPI、一段程序中所有指令的CPI、指令系统CPI等

CPI=程序中所有指令的时钟周期数之和/程序指令总数

    =∑(程序中各类指令的CPI x 程序中该类指令的比例)

CPI应用举例

IPC:

含义:每个时钟周期内执行的指令条数

实际上频率和IPC在真正影响CPU性能

准确的CPU性能判断标准因该是:CPU性能=IPC(CPU每一时钟周期内所执行的指令多少)x 频率(MHz时钟速度)--由英特尔提出并被业界广泛认可

  如果将英特尔用于企业级服务器的主频为800MHz的安腾处理器(英特尔的最高级系列CPU)与用于台式机的主频为1800MHz的奔腾4处理器进行对比,我们就会发现;主频仅为800MHz的安腾处理器在性能上竟然比主频高达1800MHz的奔腾4处理器还要强大

3)MIPS

*含义:每秒钟CPU能执行的指令总条数(单位:百万条/秒)

 

  4)CPU时间

*执行一段程序所需的时间=(CPU时间+I/O时间+存储访问时间+各类排队延时等)。

*CPU时间=程序中所有指令的时钟周期数之和 x T

     =程序中所有指令的时钟周期数之和/f

*CPU时间的计算方法:

  考虑CPI后的CPU时间:

    CPU时间=总指令数 x CPI x T(T为是时钟周期时间)

  考虑MIPS的CPU时间:

    

 

 

 例题:

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