计算机组成原理平均cpi怎么算_计算机组成原理--1.2计算机系统性能评价

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1非时间指标

1.1机器字长：指机器一次能处理的二进制位数由加法器、寄存器的位数决定；

一般与内部寄存器的位数相等(字长)；

字长越长，表示数据的范围就越大，精确度越高；

目前常见的有32位和64位字长。

1.2总线宽度：数据总线一次能并行传送的最大信息的位数一般指运算器与存储器之间的数据总线位数。

有些计算机内部与外部数据总线宽度不一致：

8086、80286、80386内外数据总线等宽；

8088、80386SX 外部总线宽度8位内部总线宽度 16位；

Pentium外总线64位，内总线32位(两条32位流水线)

1.3主存容量

是指一台计算机主存所包含的存储单元总数。

1.4存储带宽

指单位时间内与主存交换的二进制信息量， 常用单位B/s(字节/秒)。

影响存储带宽的指标包括数据位宽和数据传输速率。

2时间指标

2.1主频、时钟周期，外频、倍频

主频f：指CPU内核工作的时钟频率，即CPU内数字脉冲信号振荡的速率，与CPU实际的运算能力之间不是唯一的、直接关系；

时钟周期T ：也称节拍周期，是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时 钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作；

f 与T的关系 ：互为倒数，f越高，T就越小 (f =100MHz时T=10ns， f =1GHz时T=1ns)

外频 ：指CPU(内存)与主板之间同步的时钟频率(系统总线的工作频率)；

倍频 ：CPU主频与外频之间的倍数；

主频 = 外频 × 倍频

注：超频就是提高倍频。

2.2 CPI(Clock cycles Per Instruction)

定义：执行一条指令(平均)需要的时钟周期数(即T周期的个数)

分类：单条指令CPI 、一段程序中所有指令的CPI、指令系统CPI 等

计算方法：CPI = 程序中所有指令的时钟周期数之和 / 程序指令总数 = (程序中各类指令的CPI ×程序中该类指令的比例)

举例：

IPC (Instruction per Clock)：每个时钟周期内执行的指令条数 (并行)

CPU性能判断：CPU性能=IPC(CPU每一时钟周期内所执行的指令多少)×频率(MHz时钟速度)

2.3 MIPS (Million Instructions Per Second) :每秒钟CPU能执行的指令总条数 (单位：百万条/秒)

公式：

举例：

2.4 CPU时间

定义：执行一段程序所需的时间 ( CPU时间+ I/O时间 + 存储访问时间+ 各类排队时延等)。

CPU时间 = 程序中所有指令的时钟周期数之和×T =程序中所有指令的时钟周期数之和 / f

两种计算方法：

举例：