CPU性能参数：MIPS，频率，IPC，CPI，时钟周期，机器周期，指令周期，主频

首先，了解下晶振的作用。没有晶振，就没有时钟周期；没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。单片机工作时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。—个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12MHz晶振，它的时钟周期是1／12us，它的一个机器周期是12×(1／12)us，也就是1us。 MCS—51单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一个机器周期就行了，有一些完成得比较馒，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。为了衡量指令执行时间的长短，又引入一个新的概念：指令周期。所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。例如，当需要计算DJNZ指令完成所需要的时间时，首先必须要知道晶振的频率，设所用晶振为120MHz，则一个机器周期就是0.1us。而DJNZ指令是双周期指令，所以执行一次的指令周期为0.2us，每秒执行指令次数为5百万，即5mips。

MIPS与处理器频率的关系

IPS: 每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。
MIPS: 衡量ARM及其他的cpu的性能，表示每秒能运行多少个百万指令，MIPS越高，性能越高。
频率: 表示一秒振荡多少个周期 (MHz时钟速度)
IPC:（instruction per clock) 表示每（时钟）周期运行多少个指令.
准确的CPU性能判断标准应该是： MIPS=频率 x IPC
这个公式最初由英特尔提出并被业界广泛认可。实际上是频率和IPC在真正影响CPU性能。频率是用来计算MIPS，单独时是一个没有用的指标，是MIPS的附属指标。一个cpu频率再高，IPC是0的话，性能直接就是0，是个废物，参见电子迁移率100%的cpu，cpu可以升到4.0GHZ，但不能输出任何性能，不能运行任何指令。

MIPS是理论值，理论上CPU每秒处理的万条指令数，实际数量小于这个值。

主频，MIPS，CPI，时钟周期，机器周期，指令周期

转自：http://blog.csdn.net/xiaojianpitt/article/details/7613489

时钟频率又称主频 f ，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。
时钟周期t : t =1/ f; 主频的倒数
机器周期 : m*t ;一个机器周期包含若干个（m个）时钟周期
指令周期：mtn 执行一条指令所需要的时间，一般包含若干个（n个）机器周期
CPI ：（clock per instruction）= m*n; 平均每条指令的平均时钟周期个数
指令周期 = CPI×时钟周期 = 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
IPC：（instruction per clock) 表示每（时钟）周期运行多少个指令.
MIPS = 每秒执行百万条指令数 = 1/（CPI×时钟周期×10的6次方）= 1/（指令周期×10的6次方） = 主频/（CPI×10的6次方） = 频率*IPC/10的6次方
MFLOPS 每秒百万浮点运算次数。代表了CPU处理浮点运算的能力。与MIPS不能相互转换

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。

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”。

转自：https://blog.csdn.net/xiaojianpitt/article/details/7613489