计算机组成原理-第1章 计算机系统概述-1.3 计算机性能指标

第1章 计算机系统概述

1.3 计算机性能指标

1.3.1 计算机的主要性能指标

1.机器字长

机器字长是指计算机进行一次整数运算(即定点整数运算)所能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数、加法器有关

机器字长一般等于内部寄存器的大小,字长越长,数的表示范围越大,计算精度越高

计算机字长通常选择为字节(8位)的整数倍

2.数据通路带宽

数据通路带宽是指数据总线一次所能并行传送信息的位数

这里所说的数据通路带宽是指外部数据总线的宽度,他与CPU内部的数据总线宽度(内部寄存器的大小)有可能不同

3.主存容量

主存容量是指主存储器所能存储信息的最大容量,通常以字节来衡量,也可以用字数x字长(如512Kx16位)来表示存储器的容量。

其中MAR的位数反映存储单元的个数,MAR的位数反映可寻址范围的最大值(而不一定是实际存储器的存储容量)。如:MAR为16位,即存储单元有2的16次方个,可称为64K内存,,若MDR为32位,表示存储容量为64K*32位

4.运算速度

1)吞吐量和响应时间

吞吐量:系统在单位时间内处理请求的数量,主要取决于主存的存取周期

响应时间:指从用户发送一个计算机请求到系统对该请求响应并且获得所需结果的等待时间,通常包括CPU时间(运行程序耗时)和等待时间(访问磁盘、存储器等的耗时)

2)主频和CPU时钟周期

主频:CPU的时钟频率,是衡量机器速度的重要参数,同型号计算机中,主频越高,完成指令执行步骤耗时越短,常用主频1.8/2.4/2.8 GHz等

CPU时钟周期:主频的倒数,是CPU中最小的时间单位,指令的每个动作至少需一个时钟周期

3)CPI

执行一条指令需要的周期数,它是一个平均值

4)CPU执行时间

CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频=指令条数*CPI/主频

5)MIPS 美妙执行多少百万条指令

MIPS=指令条数(执行时间x10的6次方)=主频(CPIx10的6次方)

注意:MIPS对不同机器性能比较有缺陷,因为不同机器指令集、CPI、时钟周期等都不同,因而比较结果会存在误差

6)MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS、EFLOPS、ZFLOPS

M、G、T分别代表百万、十亿、万亿,PFLOPS=浮点操作次数/(执行时间x10的15次方(EFLOPS、ZFLOPS分别是10的18次方和10的21次方))

5)基准程序

基准程序:专门用来进行性能评价的一组程序,能够很好的反映机器在运行实际负载是的的性能,可以在不同计算机上运行相同的基准程序来实现比较,从而实现评测性能的目的

缺陷在于,基准程序的性能可能与某一小段的短代码密切相关,如果单针对这段代码进行优化的话,评测结果仍然代替不了整体运行性能也就无法测出靠谱的评测结果

1.3.2 几个专业术语

系列机:体系结构基本相同,指令系统基本相同,但是型号不同的产品系列

兼容:软硬件的通用性

软件可移植性: 把一个软件直接或者只修改很少就能够在另一台计算机上运行的可能性

固件:将程序固定在ROM中组成的部件称为固件,是一种具有软件特性的硬件,速度快于软件,灵活性优于硬件,是二者的结合物,目前操作系统已经实现了部分固化(把软件永恒的存储于只读存储器中)

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