深入理解计算机系统

1.几个概念：

     |--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--|--时钟周期--...................|

　  |--------机器周期（CPU周期）----------|--------机器周期（CPU周期）----------|--------机器周期（CPU周期）----------|

　  |-------------------------------------------------指令周期-----------------------------------------------------------|

　　32位机，是指机器字长是32位：一次可以处理32bit

　　指令字长    存储字长  机器字长  

　　CPU时钟周期（脉冲周期 or T周期）；

　　CPU主频（Fz）：时钟周期的倒数，主时钟的频率， 1GHz　

　　CPI（cycle per instruction）:每一条指令所需要的时钟周期数===1/ipc

　　cpu执行时间=cpu时钟周期数/主频=（指令条数*CPI）/主频

　　MIPS  (million instructions per second)

　　MFLOPS(million floating-point operations per second)

　　MIPS=指令条数/(执行时间*10^6)=主频/cpi;

　　

现代处理器运算速度计算公式：

　　P＝ Fz X IPC X TPC

　　IPC (Instruction Per Cycle) 指令级并行度 ===1/cpi

　　TPC (Threading Per Cycle) 线程级并行度

　　例如：主频3GHz，4核Pentium4处理器的最高运算速度为：

　　P＝ 3GHz X 4IPC X 4TPC = 48GIPS

  　 即：每秒钟480亿次

 机器的速度不完全看主频，还可以是上面说的IPC,TPC,还与CPI有关，还有一些：主存的运行速度，有无cache，总线传输率，是否采用流水线等。。。。

 •提高处理器性能的主要途径

 (1) 提高主频Fz：

  增加流水线级数，依靠计算机系统结构

  缩短门电路延迟时间，依靠电子技术

 (2) 提高指令级并行度IPC

  依靠并行算法和计算机系统结构

 (3) 提高线程级并行度TPC

  依靠并行算法、程序设计和计算机系统结构