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：