计组 | 机器周期、平均运算速率、数据传输速率、总线带宽怎么计算?

目录

一、计算公式

二、练习题

1.总线带宽

2.机器周期

3.平均运算速度

4.数据传输速率


一、计算公式

总线带宽计算:

        总线带宽Dr=时钟频率f × 数据量D = D /(时钟周期T/(一个总线周期占用时钟周期的个数))

其中涉及到的单位MHz与 MB/s是怎么个事儿?

Hz是频率单位(1/s),例如10Hz就是表示每秒运算10次

Mbps=是Million bit per secend (表示每秒传输的兆位数)=Mb/s

MHz 和 Mbps 并不是同一个单位,关键是看bus的大小。
比如,对于Dphy来说,mipi_clk = 388MHz, 则mipi_rate = 388 * 2 = 776Mbps. (因为是上升沿和下降沿采样,所以388MHz的时钟采样速率可以达到776Mbps)
比如:一副8M 10bit的图像,以30fps传输:
每秒的数据量为: 3264 * 2448 * 30 * 10bit = 2400Mbit
对于2lane的mipi,每lane每秒的传输速率: 2400Mbit / 2lane / 秒 = 1200Mb/s = 1200Mbps = 1.2Gbps

对于一般情况来说,如果数据线是32bit,即指排线32根, 480Mbps / 32 = 15MHz, 所以只要15MHz时钟就可以传480Mb数据每秒

参考文章:【蜗牛黑板报】Gbps、Mbps和GHz、MHz及区别 - 简书 (jianshu.com)

机器周期计算

机器周期=1/(主振频率×n个时钟周期组成一个机器周期的个数)

HZ(赫兹)是频率的单位,S(秒)是周期的单位。

平均运算速度

MPIS(Million Instruction Per Secend):每秒处理的百万级的指令数,可以看成v

处理一条指令的时间是t=1/v,v=1/t,其中,v是平均指令执行速度(MIPS),t是一条指令的时间

v=T(机器周期)/n(n个机器周期组成一条指令)=m(m个时钟周期组成一个机器周期)×时钟频率/n

数据传输速率

= n(每个存储周期读出n位)÷周期T(单位s)÷8

1ns=10-9s

二、练习题

1.总线带宽

总线带宽Dr=时钟频率f × 数据量D = D /(时钟周期T/(一个总线周期占用时钟周期的个数))

  • 假设某系统总线在一个总线周期中并行传输8字节信息,一个总线周期占用2个时钟周期,总线时钟频率为10MHz,则总线带宽是(C)。

        A 10MB/s B 20MB/s C 40MB/s D 80MB/s

  • 某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的数据,假设一个总线周期等于一个时钟周期,总线时钟频率为70MHz,求总线带宽是多少?

        解:设总线带宽用Dr表示,总线时钟周期用T=1/f表示,一个周期传送的数据量用D表示,根据总线带宽定义,有:Dr = D/T = D×f = 8B×70×106/s = 560MB/s

  • 某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据,假设一个总线周期等于一个时钟周期,总线时钟频率为33MHz,求总线带宽是多少.

        解:设总线带宽用Dr表示,总线时钟周期用T=1/f表示,一个周期传送的数据量用D表示,根据总线带宽定义,有:Dr = D/T = D×f = 4B×33×106/s = 132MB/s

2.机器周期

机器周期=1/(主振频率×n个时钟周期组成一个机器周期的个数)

  • 假设微处理器的主振频率为50 Mhz,两个时钟周期组成一个机器周期,平均三个机器周期完成一条指令,则它的机器周期 C  ns。

        A 10   B 20   C 40   D100

  • 假设微处理器的主振频率为1000Mhz,四个时钟周期组成一个机器周期,平均三个机器周期完成一条指令,则它的机器周期为  C  ns。

        A 10  B 20   C 40   D100

  • 假设微处理器的主振频率为200Mhz,两个时钟周期组成一个机器周期,平均三个机器周期完成一条指令,则它的机器周期为  A  ns。

        A 10  B 20  C 40  D100

3.平均运算速度

     v = T(机器周期)/n(n个机器周期组成一条指令)

        = m(m个时钟周期组成一个机器周期)×时钟频率/n

  • 假设微处理器的主振频率为200Mhz,两个时钟周期组成一个机器周期,平均四个机器周期完成一条指令,平均运算速度为  C  MIPS。

        A 20  B 45  C 25  D15

  • 假设微处理器的主振频率为100Mhz,四个时钟周期组成一个机器周期,平均三个机器周期完成一条指令,平均运算速度近似为 C   MIPS。

        A 2   B 3  C 8  D15

  • 假设微处理器的主振频率为50Mhz,两个时钟周期组成一个机器周期,平均三个机器周期完成一条指令,平均运算速度近似为   C  MIPS。

        A 2   B 3  C 8  D15

  • 假设微处理器的主振频率为100Mhz,四个时钟周期组成一个机器周期,平均三个机器周期完成一条指令,平均运算速度近似为 C MIPS。

        A 2   B 3   C 8   D15

4.数据传输速率

= n(每个存储周期读出n位)÷周期T(单位s)÷8

1ns=10-9s

  • 若某存储器存储周期为250ns,每次读出16位,则该存储器的数据传输率是(C)。

    A. 4*106B/s    B. 4MB/s     C. 8*106B/s    D. 8MB/s

        解:计算的是存储器的带宽,每个存储周期读出16 bit=2B,故而数据传输率是2B/(250×10-9 s),即8×106B/s。本题中8MB/s是8×1024×1024 B/s


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