# 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。

{% hint style="info" %}
$$2^{10}:K\2^{20}:M\2^{30}:G\2^{40}:T$$ 
{% endhint %}

### 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。

{% hint style="info" %}
机器字长、指令字长、存储字长的区别和联系：P24
{% endhint %}

### 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。


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