计算机组成原理02——谈谈性能

性能是什么？

我们有两个指标来衡量计算机的性能

第一个是响应时间也叫执行时间，可以理解为让计算机 “跑得多快”

第二个是吞吐率也叫带宽，可以理解为计算机 “搬得更多”

计算机计时单位：CPU时钟

我们先来看一个公式：

​ 程序的CPU执行时间 = CPU时钟周期数（CPU Cycles） * 时钟周期时间（Clock Cycle）

时钟周期时间从哪来？CPU都有一个主频，这个主频就是CPU每秒可以执行的简单指令的数量。例如：一个CPU主频是2.8GHz，那么CPU在1秒时间内，可以执行的简单指令的数量是2.8G条，那么时钟周期时间就是1/2.8G。在CPU内部有一个叫晶振的东西来控制时钟周期时间。

对于CPU时钟周期数，可以再把它分解成 “ 指令数 * 每条指令的平均时钟周期数（Cycles Per Instruction，CPI） ”。现在我们的公式变成了：

​ 程序的执行时间 = 指令数 * CPI * 时钟周期时间

如果我们要提升性能，那么我们可以从上面三者优化

1.时钟周期时间，就是提升CPU的主频

2.每条指令的平均的时钟周期数CPI，就是一条指令需要多少CPU Cycle。我们可以通过流水线技术，让一条指令的CPU Cycle减少。

3.指令数，就是执行我们的程序需要那些指令，多少条。可以通过编译器来优化。