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.

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1 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

2 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？

3 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。

4 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。

5 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。

6 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

7 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)

8 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。

9 =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    0.1 = 2.24 2)根据公式MIPS = MIPS = (400106)/(2.24106) = 178.6

10 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