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  • 深入理解计算机系统

    1.几个概念:

         |--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--...................|

       |--------机器周期(CPU周期)----------|--------机器周期(CPU周期)----------|--------机器周期(CPU周期)----------|

       |-------------------------------------------------指令周期-----------------------------------------------------------|

      32位机,是指机器字长是32位:一次可以处理32bit

      指令字长    存储字长  机器字长  

      CPU时钟周期(脉冲周期 or T周期);

      CPU主频(Fz):时钟周期的倒数,主时钟的频率, 1GHz 

      CPI(cycle per instruction):每一条指令所需要的时钟周期数===1/ipc

      cpu执行时间=cpu时钟周期数/主频=(指令条数*CPI)/主频

      MIPS  (million instructions per second)

      MFLOPS(million floating-point operations per second)

      MIPS=指令条数/(执行时间*10^6)=主频/cpi;

      

    现代处理器运算速度计算公式:

      P= Fz X IPC X TPC

      IPC (Instruction Per Cycle) 指令级并行度 ===1/cpi

      TPC (Threading Per Cycle) 线程级并行度

      例如:主频3GHz,4核Pentium4处理器的最高运算速度为:

      P= 3GHz X 4IPC X 4TPC = 48GIPS

        即:每秒钟480亿次

     机器的速度不完全看主频,还可以是上面说的IPC,TPC,还与CPI有关,还有一些:主存的运行速度,有无cache,总线传输率,是否采用流水线等。。。。

     •提高处理器性能的主要途径

     (1) 提高主频Fz:

      增加流水线级数,依靠计算机系统结构

      缩短门电路延迟时间,依靠电子技术

     (2) 提高指令级并行度IPC

      依靠并行算法和计算机系统结构

     (3) 提高线程级并行度TPC

      依靠并行算法、程序设计和计算机系统结构

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