计算机系统概述（三、计算机的性能指标）

古城微笑少年丶 2022-08-28 13:46 326阅读 0赞

说明：本章节仅限于作者个人对王道考研书的学习总结和研究，内容如侵权，联系我删除！！！

<table style="width:687px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>机器字长</td> 
   <td style="width:434px;">计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数，与CPU的寄存器、加法器有关。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数据通路带宽</td> 
   <td style="width:434px;">指数据总线一次所能并行传送信息的位数。这里指的是外部数据总线的宽度，与CPU内部的数据总线宽度可能不一致。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>主存容量</td> 
   <td style="width:434px;">主存储器所能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。存储字的数量x存储字长表示。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>运算速度</td> 
   <td style="width:434px;"> <p>1）吞吐量和响应时间。</p> <p>2）主频和CPU时钟周期。</p> <p>3）CPI。</p> <p>4）CPU执行时间。</p> <p>5）MIPS。</p> <p>6）MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS、EFLOPS和ZFLOPS.</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>基准程序</td> 
   <td style="width:434px;"></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

主存储器总容量=![2^\{n(MAR))\}][2_n_MAR]xn(MDR)

例如：MAR=32位，MDR=8位。

则主存容量=![2^\{32\}][2_32]x8b=32Gb=32/8GB=4GB。(1B=8b)

<table style="width:689px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">吞吐量</td> 
   <td style="width:510px;">系统在单位时间内处理请求的数量。主要与主存的存取周期有关。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">响应时间</td> 
   <td style="width:510px;">用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得所需结果的等待时间。包括CPU时间和等待时间。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">CPU时钟周期</td> 
   <td style="width:510px;">为主频的倒数。是CPU中最小的时间单位。执行每个指令的动作至少需要1个时钟周期。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">主频</td> 
   <td style="width:510px;">机器内部主时钟的频率，对同一个型号的计算机，主频越高，完成指令的一个执行步骤所用时间越短，执行指令的速度越快。1HZ表示每秒1次。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">CPI</td> 
   <td style="width:510px;">执行一条指令所需的时钟周期数。一般来说CPI指的是平均值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">CPU执行时间</td> 
   <td style="width:510px;">CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频=（指令条数xCPI)/主频</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">MIPS</td> 
   <td style="width:510px;"> <p>每秒执行多少百万条指令。MIPS=指令条数/（执行时间x<img alt="10^{6}" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B6%7D">）</p> <p>=主频/（CPIx<img alt="10^{6}" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B6%7D">）</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">MFLOPS</td> 
   <td style="width:510px;">每秒执行多少百万次浮点运算。MFLOPS=浮点操作次数/（执行时间x<img alt="10^{6 }" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B6%20%7D">）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">GFLOPS</td> 
   <td style="width:510px;">每秒执行多少十亿次浮点运算。GFLOPS=浮点操作次数/（执行时间x<img alt="10^{9 }" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B9%20%7D">）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">TFLOPS</td> 
   <td style="width:510px;">每秒执行多少万亿次浮点运算。TFLOPS=浮点操作次数/（执行时间x<img alt="10^{12 }" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B12%20%7D">）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">PFLOPS</td> 
   <td style="width:510px;">PFLOPS=浮点操作次数/（执行时间x<img alt="10^{15 }" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B15%20%7D">）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">EFLOPS</td> 
   <td style="width:510px;">EFLOPS=浮点操作次数/（执行时间x<img alt="10^{18}" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B18%7D">）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:178px;">ZFLOPS</td> 
   <td style="width:510px;">ZFLOPS=浮点操作次数/（执行时间x<img alt="10^{21}" src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B21%7D">）</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

CPU时钟周期，完成一个数字脉冲所需的时间。

而主频应该是说，一秒之内，有多少个脉冲，所以主频=1/CPU时钟周期。

CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频。1个CPU时钟周期相当于完成一个脉冲，那么CPU时钟周期数指的是有这么多个脉冲，完成这些脉冲需要多少时间？拿数量除以主频，就等于CPU执行时间，单位为秒。

CPU时钟周期数还可以表示为CPIx指令条数，故CPU执行时间也可表示为：

（CPIx指令条数）/主频

MIPS，每秒执行多少百万条指令。指令条数/![10^\{6 \}][10_6]化为百万条指令，然后除以执行这些个指令需要的CPU执行时间，即得单位时间内（每秒）执行的百万条指令，故

MIPS = 指令条数/(![10^\{6 \}][10_6]xCPU执行时间)

而CPU执行时间=（CPIx指令条数）/主频，故

MIPS = 指令条数/\[![10^\{6 \}][10_6]x（CPIx指令条数）/主频\]=主频/(CPIx![10^\{6 \}][10_6])

[2_n_MAR]: https://latex.codecogs.com/gif.latex?2%5E%7Bn%28MAR%29%29%7D
[2_32]: https://latex.codecogs.com/gif.latex?2%5E%7B32%7D
[10_6]: https://latex.codecogs.com/gif.latex?10%5E%7B6%20%7D