CPU性能衡量参数 主频、MIPS、CPI
1,主频
主频 = 时钟频率,它是指CPU内部晶振的频率,常用单位为MHz,它反映了CPU的基本工作节拍;
时钟频率又称主频,它是指CPU内部晶振的频率,常用单位为MHz,它反映了CPU的基本工作节拍;
2,时钟周期
时钟周期 t =1/ f; 主频的倒数
3,机器周期
机器周期 = m*t ;一个机器周期包含若干个时钟周期
4,指令周期
指令周期 = m*t*n; 执行一条指令所需要的时间,一般包含若干个机器周期
5,CPI
CPI = m*n; 平均每条指令的平均时钟周期个数
指令周期 = CPI×机器周期 = n(CPI=n)×m×时钟周期=nm/主频f, 注意指令周期单位是s或者ns,CPI无量纲
参考:https://en.wikipedia.org/wiki/Cycles_per_instruction
6,MIPS(MillionInstructions Per Second)
MIPS = 每秒执行百万条指令数 = 1/(CPI×时钟周期)= 主频/CPI
MFLOPS 每秒百万浮点运算次数。
表示秒钟所能执行的指令条数,对于微型计算机可用CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期来衡量。
包含关系:指令周期通常用若干个机器周期来表示,在机器语言中,使用执行一条指令所需要的机器周期数来说明指令执行的速度。而机器周期又包含若干个时钟周期。时钟周期是最基本的操作单位。
参考: https://en.wikipedia.org/wiki/Instructions_per_second
注意:计算机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条数来表示。由于不同类型的指令所需时间长度不同,因而运算速度的计算方法也不同。例如,根据不同类型的指令出现的频度,乘上不同的系数求得统计平均值,得到平均运算速度。这种方法用MIPS(Millions of Instruction Per Second)作单位,即每秒百万条指令。
又如,直接给出CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期。周期一般以MHz为单位。主频即计算机的时钟频率,它在很大程度上决定了主机的工作速度。例如,型号为486DX-133的微型计算机,表明它的CPU型号为486,DX为含浮点处理器,数字133的含义是主频为133MHz。
题: 若某处理器的时钟频率为500MHz,每4个时钟周期组成一个机器周期,执行一条指令需要3个机器周期,则该处理器的一个机器周期▁8▁ns,平均执行速度为▁42▁MIPS
解析如下:
时钟周期T等于主频的倒数,即T=1/500MHz=1/(0.5×10的9次方Hz)=2 ns,机器周期等于4个时钟周期即=4T=4×2 ns=8 ns,每条指令的时钟周期数CPI=3×4=12,则平均速度为:f/(CPI×10的6次方)=(500×10的6次方)/(12×10的6次 方)=500/12=41.6≈42MIPS.计算主频的倒数时要注意把主频的MHz换算成Hz即500后面加6个0=500×10的6次方=0.5×10的9次方,1/10的9次方 Hz=1ns
每条指令的时钟周期数CPI=3×4=12,执行一条指令需要3个机器周期数,一个机器周期包含4个时钟周期,所以CPI=3×4=12,这里计算 的都是周期的个数,和具体的时间ns纳秒没有关系,若带上具体的时间,一个时钟周期T=2ns,一个机器周期就是2×4=8ns,执行一条指令需要三个机 器周期得出执行一条指令需要的具体时间为3×8=24ns,执行每条指令的需要的时钟周期数CPI换句话说就是把执行每条指令需要的时间24ns换算成时 钟周期个数表示,为多少个时钟周期个数?时钟周期是最基本的时间操作单位,500MHz主频的处理器一个时钟周期为2ns,24ns等于多少个时钟周期?24/2=12个时钟周期,即那一句:“每条指令的时钟周期数CPI=12”。
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