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

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

1. 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。
2. 时钟周期t : t =1/ f; 主频的倒数
3. 机器周期 : m*t ;一个机器周期包含若干个（m个）时钟周期
4. 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
5. 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
6. IPC：（instruction per clock) 表示每（时钟）周期运行多少个指令.
7. 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
8. 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