1.3 计算机的性能指标

1.3.1 主要性能指标

1、主存容量

$$总容量 = 存储单元个数 * 存储字长 (bit) \\ = 存储单元个数*存储字长/8 (byte，B)$$

• MAR的位数：反应存储单元的个数，即 $2^{n}$ 个存储单元（n为位数）；

• MDR的位数：等于存储字长。

例：主存容量为64K*32位，即MAR位数为16位，MDR位数为32位。

$2^{10}:K\\2^{20}:M\\2^{30}:G\\2^{40}:T$

2、机器字长

计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。

机器字长、指令字长、存储字长的区别和联系：P24

3、CPU时钟周期和主频

CPU时钟周期：CPU中最小的时间单位，每个动作至少需要一个时钟周期。

主频（CPU时钟频率）：机器内部主时钟的频率，主频越高，计算机运行速度越快。

$$CPU时钟周期 = \frac{1}{主频}$$

4、CPI

CPI（Clock cycle Per Instruction）：执行一条指令所需的时钟周期。

$$指令执行的时间 = CPI * CPU时钟周期$$

5、CPU执行时间

CPU执行时间，即整个程序的执行时间。

$$\begin{align} CPU执行时间 &= (平均CPI * 指令条数) * CPU时钟周期 \\ &= \frac{CPU时钟周期数}{主频} \end{align}$$

6、MIPS、MFLOPS、GFLOPS和TFLOPS

MIPS (Million Instructions Per Second)：每秒执行多少百万条指令。

$$MIPS=\frac{指令条数}{(执行时间 * 10^{6})}=\frac{主频}{CPI}$$

MFLOPS ( Mega Floating point Operations Per Second)：每秒执行多少百万次浮点运算。

$$MFLOPS=\frac{浮点操作次数}{(执行时间 * 10^{6})}$$

GFLOPS ( Giga Floating point Operations Per Second)：每秒执行多 少十亿次浮点运算。

$$GFLOPS=\frac{浮点操作次数}{(执行时间 * 10^{9})}$$

TFLOPS (Tera Floating -point Operations Per Second)：每秒执行多少 万亿次浮点运算。

$$TFLOPS=\frac{浮点操作次数}{(执行时间 * 10^{12})}$$

1.3.2 其他相关术语

1、吞吐量和响应时间

吞吐量：系统在单位时间内处理请求的容量

响应时间：从用户发出请求到系统响应请求并得到结果的时间，包括CPU运行时间和等待时间。

2、数据通路带宽

数据总线一次能并行传输数据的位数。