【计组】计算机组成原理概述

1.3计算机的性能指标

1.3.1计算机的主要性能指标

1. 字长

是指计算机进行一次整数运算（即定点整数运算）所能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数、加法器有关。因此字长一般等于内部寄存器的大小，字长越长，数的表示范围越大，计算精度越高。通常为字节（8位）的整数倍。

2. 数据通路带宽

数据通路带宽是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。主要是外部数据总线的宽度。它与CPU内部的数据总线宽度（内部寄存器的大小）有可能不同。 各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径称为数据通路

3. 主存容量

是指主存储器所能存储信息的最大容量，通常以字节为单位，也可用字数×字长，如（512K×16位）来表示存储容量，其中，MAR的位数反映存储单元的个数，MDR的位数反映可寻址范围的最大值（但不一定是实际存储器的存储容量）

4. 运算速度

（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数量。取决于信息能多快的输入内存，CPU能多快的取指令，数据能多快的从内存取出或存入，以及所得结果能多快的从内存送给一台外部设备。因此系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。 响应时间：从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出相应并获得所需结果的等待时间。通常包括CPU时间与等待时间。

（2）主频和CPU时钟周期

CPU时钟周期：通常为节拍脉冲或T周期，即主频的倒数，它是CPU中最小的时间单位，执行指令的每个动作至少需要1个时钟周期。 主频：（CPU时钟频率）是衡量机器速度的重要参数。对于同一个型号的计算机，其主频越高，完成指令的一个执行步骤所用的时间越短，执行指令的速度越快。

（3）CPI：执行一条指令所需的时钟周期数，不同的指令时钟周期数可能不同，所以对于一个程序来说，其CPI指该程序或该机器指令集中的所有指令执行所需的平均时钟周期数，此时CPI是一个平均值。 （4）CPU执行时间，指运行一个程序所花费的时间 CPU执行时间 = CPU时钟周期数 / 主频 = （指令条数 × CPI）/ 主频 （5）MIPS 即每秒执行多少百万条指令。MIPS对不同机器进行性能比较是有缺陷的，因为不同机器的指令集不同，指令的功能也就不同。不同机器的CPI和时钟周期也不同，因而同一条指令在不同机器上所用的时间也不同。 （6）MFLPS 即每秒执行多少百万次浮点运算。MFLOPS = 浮点操作次数 / （执行时间×106）