计算机组成原理第一章 知识点二：计算机系统性能评价指标 主讲教师： 秦磊华
问题引入 评价计算机系统有哪些性能指标？如何才能客观评价计算机系统的性能？
1. 基本性能指标 字长 ：CPU一次处理的二进制位数，通常与CPU内部寄 存器、 加法器、数据总线的位数有关。 存储容量：存储系统能存储的二进制信息总量，常用单 位MB、GB、TB。
2.与时间有关的性能指标 1)主频（f） 指CPU的时钟频率，目前以GHZ为主流。主频并不直接代表CPU的运算速度快，需综合考量。 2)时钟周期时间 (T) 计算机内操作的最基本时间单位。在数值是主频倒数,也称节拍周期或T周期 。100MHz 对应的钟周期为10ns (纳秒)，1GHz 对应的时钟周期为1ns。
CPIi表示程序中i类指令的CPI、ICi表示程序中i类指令的条数、IC表示程序中的指令总数。 3) CPI (Clock cycles Per Instruction) 指令执行所需要的平均时钟周期数。可从多角度去理解CPI,如某类指令的CPI（如运算类指令）、某段程序的CPI、指令系统中所有指令的CPI等. CPI = 所有指令的时钟周期数总和/指令总数 =Σ(CPIi ICi/IC) i=1 n CPIi表示程序中i类指令的CPI、ICi表示程序中i类指令的条数、IC表示程序中的指令总数。
延时程序的延时时间即为其中指令执行时间总和； CPU时间 = 程序中所有指令的时钟周期数之和/f = 程序中所有指令的时钟周期数之和 T = T CPI 程序包含的指令总数 =( CPI 指令总数)/f
5)MIPS (Million Instruction Per Second) 用CPU每秒执行的指令数量(以百万计)作为衡量计算机性能的指标。 MIPS = 程序中指令的条数/(程序CPU时间 106 ） 将CPU时间=( CPI 指令总数)/f 代入上式 MIPS = f/(CPI×106)
性能指标的对比分析 本章实践教学部分提供了2款开源性能测试工具，请大家对自己的计算机性能进行测试，并对结果进行对比分析。 主频f /时钟周期T 最基本的时间单位（与硬件相关） CPI 平均每条指令需要的基本时间单位 （与综合因素有关） CPU时间 程序完成所基本时间单位时间的总值 MIPS 单位时间内完成的指令总数 （与硬件体系结构和其它综合因素有关） 本章实践教学部分提供了2款开源性能测试工具，请大家对自己的计算机性能进行测试，并对结果进行对比分析。
=Σ(CPIi ICi/IC) 例:某程序的目标代码主要由4类指令组成，它们在程序中所占的比例和各自的CPI下表所示。 2)若该CPU的主频为400MHZ，求该机的MIPS. =Σ(CPIi ICi/IC) 解： 1)根据CPI i=1 n CPI = 1 0.6 + 2 0.18 + 4 0.12 + 8 0.1 = 2.24 2)根据公式MIPS = MIPS = (400106)/(2.24106) = 178.6
知识点二 回顾 理解各性能指标的涵义及其之间的关系 学会应用两个基本公式进行简单的性能计算 =Σ(CPIi ICi/IC) MIPS = f/(CPI×106) =Σ(CPIi ICi/IC) i=1 n CPI