软考-架构师-第五章-系统性能评价 第二节 性能计算(读书笔记)

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主要针对希赛出版的架构师考试教程《系统架构设计师教程（第4版）》，作者“希赛教育软考学院”。完成相关的读书笔记以便后期自查，仅供个人学习使用，不得用于任何商业用途。

第二节 性能计算

性能指标计算方法

定义法

定义法主要根据其定义直接获取其理想数据。

公式法

公式法则一般适用于根据基本定义所衍生出的复合性能指标的计算。

程序检测法、仪器检测法

程序检测法和仪器检测法则是通过实际的测试来得到其实际值（由于测试的环境和条件不定，其结果也可能相差比较大）。

MIP的计算方法

公式中，Fz 为处理机的工作主频，CPI（Cycles Per Instruction）为每条指令所需的平均时钟周期数，IPC 为每个时钟周期平均执行的指令条数。

例如，如果要计算 Pentium IV/2.4E 处理机的运算速度，因为 Pentium IV/2.4E处理机的IPC=2（或CPI=0.5），Fz=2400MHz，所以 MIPSP4/2.4E = IPC′Fz=2′2400 = 4800MIPS。

峰值计算

衡量计算机性能的一个重要指标就是计算峰值或者浮点计算峰值，它是指计算机每秒钟能完成的浮点计算最大次数。包括理论浮点峰值和实测浮点峰值。

理论浮点峰值是该计算机理论上能达到的每秒钟能完成浮点计算最大次数，它主要是由 CPU 的主频决定。

理论浮点峰值 = CPU 主频′CPU 每个时钟周期执行浮点运算的次数′系统中 CPU 数。

CPU 每个时钟周期执行浮点运算的次数是由处理器中浮点运算单元的个数及每个浮点运算单元在每个时钟周期能处理几条浮点运算来决定的。

等效指令速度

静态指令使用频度指的是在程序中直接统计的计算机速度。动态指令使用频度指的是在程序执行过程中统计的指令速度。在计算机发展的早期，用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度。后来发展成为等效指令速度法或吉普森（Gibson）法，在这种方法中，通常加、减法指令占 50%，乘法指令占 15%，除法指令占 5%，程序控制指令占 15%，其他指令占 15%。