CPU性能公式：程序的 CPU 执行时间 = 指令数×CPI×Clock Cycle Time
降低能耗
从以上公式看出，可以从指令数、CPI以及CPU主频这三个方面入手来提升计算机性能。然而当CPU的主频达到极限时，功耗会增加，导致性能不会达到预期的目的，一方面，我们要在 CPU 里，同样的面积里面，多放一些晶体管，也就是增加密度；另一方面，我们要让晶体管“打开”和“关闭”.”得更快一点，也就是提升主频。而这两者，都会增加功耗，带来耗电和散热的问题。因此这两方面都是有限的。此时又会降低电压来降低能耗；
并行优化，阿姆达尔定律
提升主频达到了瓶颈之后，又通过并行处理来提高CPU的吞吐率，现代的CPU都发展到多核，2核、4核，乃至8核的CPU。这就是将一个程序任务交给多个CPU核进行并行处理来提高性能。阿姆达尔定律说的就是，对于一个程序进行优化之后，处理器并行运算之后效率提升的情况。可以用公式表示：
优化后的执行时间 = 受优化影响的执行时间 / 加速倍数 + 不受影响的执行时间
不受影响的执行时间就是不能被并行处理的任务所执行的时间。
总结延伸
无论是提升主频，还是增加更多的CPU核心数量，通过并行来提升性能，都会遇到瓶颈。简单的堆硬件已经不能满足需求了。
在摩尔定律和并行计算之外，还有这几个原则性的性能提升方法：
1、加速大概了事件
加速大概率事件（common case fast）远比优化小概率事件更能够提高性能 ，大概率事件通常比小概率事件简单，从而易于提高。
大概率事件规则意味着设计者需要知道什么事件是经常发生的，这只有通过仔细的实验与评估才能够得出。
2、通过流水线提高性能
把CPU指令执行的过程进行拆分，细化运行。反之，过长的流水线也会带来新的功耗和效率的负面影响。
3、通过预测提高性能
通过预先猜测一下下一步该干什么，提前进行运算，也是让程序跑的更快一点的方法。
补充资料
《计算机组成与设计：软 / 硬件接口》（第 5 版）的 1.7 和 1.10 节，也简单介绍了功耗墙和阿姆达尔定律
《深入理解计算机系统》（第 3 版）的 1.9 节也不错