计算机组成总CPI,计算机组成原理——计算机系统概述考研题

第一章计算机系统概述

了解计算机的发展历程

搞清楚计算机的系统层次结构

计算机硬件的基本组成(五大部件)

计算机软件的分类

计算机的基本工作过程

了解计算机性能评价指标和相关参数

吞吐量、响应时间;

CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;

MIPS、MFLOPS等。

计算机系统设计的定量原理

1. 大概率事件优先原则

对于大概率事件(最常见的事件)，赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。

2. Amdahl定律(阿姆达尔定律)

加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。

加速比

系统加速比依赖于两个因素：

可改进比例：可改进部分在原系统计算时间中所占的比例，它总是小于等于１的。

例如: 一个需运行60秒的程序中有20秒的运算可以加速，那么该比例就是20/60。

部件加速比：可改进部分改进以后的性能提高，一般情况下它是大于１的。

例如: 系统改进后执行程序，其中可改进部分花费2秒的时间，而改进前该部分需花费5秒，则性能提高为5/2。

总执行时间改进后 = 不可改进部分的执行时间 + 可改进部分改进后的执行时间

例1.1】将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少？

解：由题可知，可改进比例Fe＝ 40%＝0.4，部件加速比Se＝10，根据Amdahl定律可知：

系统加速比 =

整个系统的性能提高到原来的1.5625倍。

CPU的性能

(1)将程序执行的时间进行分解

1) 计算机工作的时钟频率

计算机系统中与实现技术和工艺有关的因素。单位是MHz(f)。

2) 总时钟周期数

程序执行的CPU时间 : CPU时间 = 总时钟周期数 / 时钟频率

(2)“指令时钟数”CPI(Cycles Per Instruction)

一个与计算机体系结构有关的参数。

CPI = 总时钟周期数 / IC

IC：程序执行过程中所处理的指令数。

(3)程序执行的CPU时间可以写成

总CPU时间 = CPI * IC / 时钟频率

◆ 时钟频率：反映了计算机实现技术、生产工艺和计算机组织。

◆ CPI：反映了计算机实现技术、计算机指令集的结构和计算机组织。

◆ IC：反映了计算机指令集的结构和编译技术。

(4)对CPU性能公式进行进一步细化

假设：计算机系统有n种指令；

CPIi ：第i种指令的处理时间；

ICi ：在程序中第i种指令出现的次数；

则程序执行时间为

其中：(ICi / IC)反映了第i种指令在程序中所占的比例。

标签：计算机系统,计算机,考研题,程序执行,改进,概述,时间,CPU,时钟

来源： https://www.cnblogs.com/wkfvawl/p/11029633.html

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