计算机硬件系统（二）—计算机的主要性能指标

一台计算机性能的优劣，主要由它的系统结构、硬件组织、指令系统、外设配置以及软件配置等因素来决定，其主要技术指标通常体现在以下方面：

首先要明白，什么是微处理器。

微处理器由算术逻辑单元（ALU，Arithmetic Logical Unit）；累加器和通用寄存器组；程序计数器（也叫指令指标器）；时序和控制逻辑部件；数据与地址锁存器/缓冲器；内部总线组成。其中运算器和控制器是其主要组成部分。

微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。

通俗来说，微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。

1、字长

字长（Word）是指微处理器内部一次可以并行处理二进制代码的位数。它与微处理器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度是一致的，字长越长，所表示的数据范围越大，精度就越高。在完成同样精度的运算时，字长较长的微处理器比字长较短的微处理器运算速度快。大多数微处理器内部的数据总线与微处理器的外部数据引脚宽度是相同的。字长由微处理器对外数据通路的数据总线条数决定。

那么，该怎么理解字长的含义？

字：在计算机中，一串数码作为一个整体来处理或运算的，称为一个计算机字，简称字。字通常分为若干个字节(每个字节一般是8位)。在存储器中，通常每个单元存储一个字，因此每个字都是可以寻址的。字的长度用位数来表示。

在计算机的运算器、控制器中，通常都是以字为单位进行传送的。字出现在不同的地址其含义是不相同。例如，送往控制器去的字是指令，而送往运算器去的字就是一个数。

字长是指cpu的每个字所包含的位数。根据计算机的不同，字长有固定的和可变的两种。固定字长，即字长度不论什么情况都是固定不变的；可变字长，则在一定范围内，其长度是可变的。

计算的字长是指它一次可处理的二进制数字的数目。计算机处理数据的速率，自然和它一次能加工的位数以及进行运算的快慢有关。如果一台计算机的字长是另一台计算机的两倍，即使两台计算机的速度相同，在相同的时间内，前者能做的工作是后者的两倍。

字长是衡量计算机性能的一个重要因素，也是微型机分类的主要依据之一。一般地，大型计算机的字长为32―64位，小型计算机为16―32位，而微型计算机为4一16位。

容易混淆的一个概念：字节。

字节是指一小组相邻的二进制数码。通常是8位作为一个字节。它是构成信息的一个小单位，并作为一个整体来参加操作，比字小，是构成字的单位。在微型计算机中，通常用多少字节来表示存储器的存储容量。

2、主机频率

主机频率指专门配备给微处理器工作的时钟信号的频率。每一台电子计算机的中央处理器中均有 一个不断地按固定频率产生时钟脉冲信号的装置，这个装置叫脉冲信号源，或叫主时钟，它所产生的频率就是主频率。主频率是衡 量一台计算机速度的重要指标，主频率越高，计算机的运算速度就越快。

随着计算机的发展，主频由过去MHz发展到了当前的GHz。通常来讲，在同系列微处理器中，主频越高就代表计算机的速度也越快，但对于不同类型的处理器，它就只能作为一个参数来作参考。

电脑主频率还和倍频与外频这两个概念有关。其关系式：主频=外频×倍频。

主频以赫兹（Hz）为单位。

3、存储容量

存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，用存储器中存储地址寄存器MAR的编址数与存储字位数的乘积表示。

内存储器由若干个存储单元组成，每个单元分配一个固定的地址并且存放一个字节的数据，存储单元的地址个数由CPU的地址总线条数决定。同时也确定了内存的容量大小。

网络上的所有信息都是以“位”（bit）为单位传递的，一个位就代表一个0或1。

每8个位（bit）组成一个字节（byte）。字节是什么概念呢？一个英文字母就占用一个字节，也就是8位，一个汉字占用两个字节。一般位简写为小写字母“b”，字节简写为大写字母“B”。

常见换算关系为：

1 KB=1024 B;         1 MB=1024 KB;         1 GB=1024 MB;         1 TB=1024 GB

4、指令系统

指令系统是计算机硬件的语言系统，也叫机器语言，指机器所具有的全部指令的集合，它是软件和硬件的主要界面，反映了计算机所拥有的基本功能。

简单来说，任何一种CPU在设计时就确定了它能够完成的各种基本操作，也就是说，指令系统被确定了。让计算机完成某种基本操作的命令称作指令。

一般来说，计算机能够完成的基本操作种类越多，也就是指令系统的指令数越多，说明其功能越强。

5、运算速度

运算速度也称为指令执行时间，是指计算机执行一条指令所需的平均时间，其长短反映了计算机执行一条指令运行速度的快慢。它一方面取决于微处理器工作时钟频率，另一方面又取决于计算机指令系统的设计、CPU的体系结构等。微机一般采用主频来描述运算速度，主频越高，运算速度就越快。微处理器指令执行速度指标一般以每秒运行百万条指令MIPS（Million Instructions Per Second）的数量来评价。比如一个Intel80386 电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令，即我们可以说80386是3到5MIPS的CPU。

6、系统总线

系统总线又称内总线（Internal Bus）或板级总线（Board-Level）或计算机总线（Microcomputer Bus）。

系统总线是连接微型机系统各功能部件的公共数据通道，简称（BUS），其性能直接关系到微机系统的整体性能，主要表现为它所支持的数据传送位数和总线工作时钟频率。数据传送位数越宽，总线工作时钟频率越高，则系统总线的信息吞吐率就越高，微型机系统的性能就越强。

系统总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微机总线就是指系统总线，如PC总线、AT总线（ISA总线）、PCI总线等。

7、外部设备配置

在微机系统中，外部设备占据了重要地位。计算机信息输入、输出、存储都必须由外设来完成。微机系统所配置的外设，其速度快慢、容量大小、分辨率高低等技术都影响着微机系统的整体性能。

8、系统软件配置

系统软件也是计算机系统中不可缺少的组成部分。微型机硬件系统仅是一个裸机，它本身并不能运行，若要运行，则必须有基本的系统软件支持，如常用的Windows、Linux、Unix等操作系统。

系统软件配置是否安全，软件功能的强弱，是否支持多任务、多用户操作等都是微机硬件系统性能能否得到充分发挥的重要因素。