【计算机组成原理】第一章、计算机系统概述
计算机性能指标
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吞吐量:表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信 息量,单位是字节/秒(B/S)。
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响应时间:表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度 量,用时间单位来度量,例如微秒(10-6S)、纳秒(10-9S)。
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利用率:表示在给定的时间间隔内,系统被实际使用的时 间所占的比率,一般用百分比表示。
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处理机字长:指处理机运算器中一次能够完成二进制数运
算的位数。当前处理机的字长有8位、16位、32位、64位。 字长越长,表示计算的精度越高。 -
总线宽度:一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内 部总线二进制位数。
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存储器容量:存储器中所有存储单元的总数目,通常用KB、MB、GB、TB来表示。其中:
存储器容量越大,记忆的二进制数越多。
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存储器带宽:存储器的速度指标,单位时间内从存储器读出的 二进制数信息量,一般用字节数/秒表示。
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主频/时钟周期:CPU的工作节拍受主时钟控制,主时钟不断
产生固定频率的时钟,主时钟的频率(f)叫CPU的主频。度量单位是MHz(兆赫兹)、GHz(吉赫兹)。主频的倒数称为CPU时钟周期(T),即T=1/f,度量单位是微秒、纳秒。 -
CPU执行时间:表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间,可用下式计算:CPU执行时间 = CPU时钟周期数 ×CPU时钟周期长
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CPI:表示每条指令周期数,即执行一条指令所需的平均时钟周期数。
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MIPS:是单位时间内的执行指令数,所以MIPS值越高说明机器速度越快。
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MFLOPS:是基于操作而非指令的,只能用来衡量机器浮点操作的性能,而不能体现机器的整体性能。
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TFLOPS:表示每秒万亿次浮点操作次数,该技术指标一般 在超级计算机中使用。
考研真题
2011年
答案:D
解析:
- A:MIPS:单字长定点指令平均执行速度 Million Instructions Per Second的缩写,每秒处理的百万级的机器语言指令数,是衡量CPU速度的一个指标。MIPS只是衡量CPU性能的指标。
- B:CPI(Cycle Per Instruction,每条指令执行需要的时钟周期数)指CPU的指令时钟数。表示每条计算机指令执行所需的时钟周期数。由于不同指令的功能不同,造成指令执行时间不同,即指令执行所用的时钟数不同,所以通常所说的CPI是一个平均值。
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C:IPC(Inter-Process Communication,进程间通信)。
IPC ( Instruction Per Clock, 即 CPU 每一时钟周期内所执行的指令多少) IPC代表了一款处理器的设计架构,一旦该处理器设计完成之后,IPC值就不会再改变了。在这里,IPC值的高低起到了决定性的作用,而频率似乎不再高于一切。 -
D:MFLOPS(Million Floating-point Operations per
Second,每秒百万个浮点操作),衡量计算机系统的技术指标,不能反映整体情况,只能反映浮点运算情况。
2012年:
答案:D
解析:CPU时间原来为90,速度提高50%,则现在CPU时间为90/(1+0.5)=60。又因为I/O时间不变。
则总时间为60+10=70。
2013年:
答案:C
解析:频率为1.2GHz,则周期为1/1.2GHz。
CPI=(2 * 0.5+3 * 0.2+4 * 0.1+5 * 0.2)(1/1.2G)=3/(1.2G)=1/(0.4G)
IPS=1/CPI=1/1/(0.4G)=0.4G
又因为要求的时MIPS。1GB=2^10MB=1024MB
所以MIPS=IPS1024=0.4*1024=409.6≈400
2014年:
答案:D
解析:设指令数为x,执行时间为t。
原来的CPI=20/x,现在的CPI=t/(0.7 * x);
现在的CPI死原来的CPI的1.2倍,
所以:1.2 * (20/x)=t/(0.7 * x)
脸变得x可以同时约掉,所以t=16.8s。
2015年:
答案:A
解析:
- 机器语言(machine language)是一种指令集的体系。这种指令集,称机器码(machine
code),是电脑的CPU可直接解读的数据。 - 汇编语言(assembly language)是一种用于电子计算机、微处理器、微控制器或其他可编程器件的低级语言,亦称为符号语言。在不同的设备中,汇编语言对应着不同的机器语言指令集,通过汇编过程转换成机器指令。
- 硬件描述语言(英文: Hardware Description Language ,简称: HDL )是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。利用这种语言,数字电路系统的设计可以从顶层到底层(从抽象到具体)逐层描述自己的设计思想,用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。
2017年:
答案:C
解析:M1周期=1/1.5,M2周期=1/1.2;
M1的CPI=2*(1/1.5),M2的CPI=1*(1/1.2);
所以CPI之比=2/1.5:1/1.2=1/1.6;
运行时间之比=CPI之比的倒数=1.6。
2018年(知识点)