CPU时钟周期、主频、CPI、MIPS

2024-05-23 05:05:14

主频

理解：主频是机器内部主时钟的频率，主频越高，完成指令的一个执行步骤所用的时间就越短，速度越快。比如跳绳，跳的越快（即频率越高），那么完成一次所用的时间就越短。

单位：Hz，常见的有1.8GHz，2.4GHz

CPU时钟周期

理解：跟上面的主频对应，CPU时钟周期是一个时间单位，即一个周期的时长

计算：CPU时钟周期=1/主频

单位：s（秒）（ms，μs等）

CPI

理解：我们借助英文全称理解，全称为：Clock cycle Per Instructions，即一条指令所需要的时钟周期数。需要注意的是这个是需要的时钟周期数，不是时钟周期。

计算：CPI = 程序所需时钟周期数 / 程序所含指令数（把周期数平分为n份，n为指令数，即求得每条指令所需要时钟周期数，这里计算的是平均值，一般情况下均计算平均值）

单位：周期数/每条指令（根据算式得的，一般没要求，这里为了帮助理解）

MIPS

理解：同样借助英文全称，Million Instructions Per Second，即每秒执行多少百万条指令。通俗即一秒之内可以跑多少百万条指令。

计算：MIPS = 指令条数 / （执行时间*10^6） （除以10^6为了求得有多少百万条指令）

推导:执行时间 = CPI * 指令条数 * 时钟周期 = CPI * 指令条数 * （1/主频）（这里需要理解透彻CPI到底是什么意思）代入上式可得：MIPS = 主频 / (10^6 * CPI）

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