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计算机的性能及评估标准_考虑价格因素,试从用户角度提出新的计算机系统的评价指标。

考虑价格因素,试从用户角度提出新的计算机系统的评价指标。

计算机成本和价格

1.0引言

系统设计的三种选择

高性能指标(超级计算机)——不考虑成本

低成本的设计——以牺牲性能为代价

介于上述两者之间——最吸引用户的设计方式

1.1计算机性能和性评价

衡量性能的主要标准

时间:最可靠的衡量尺度

响应时间:用户提交一个任务后,获得结果所需等待时间。对多道程序,无法区分是否在等待I/O时间及执行其它程序。

CPU时间:不包括等待I/O操作的时间以及CPU转去运行其它程序所花的时间。
系统CPU时间:与采用的操作系统有关,难以进行精确统计。

系统CPU时间:与采用的操作系统有关,难以进行精确的统计;

用户CPU时间:

以用户CPU时间衡量CPU性能较为妥当。

计算机性能——CPU性能

大多数计算机以固定速率运行,运行周期即时钟周期(Clock Cycles),单位ns或者MHz。

CPU的性能取决于3个参数:

时钟周期(速率):硬件工艺和计算机组成;(在模型机中,CLK的周期是固定的,称为时钟周期。在现代计算机中称为CPU的主频)

每条指令所需的平均时钟周期数:计算机组成和指令系统有关;

程序中的指令总数:机器指令系统和编译技术;

一个程序在CPU上运行的时间

In:要执行的程序中的指令总数

CPI:执行每条指令所需的平均时钟周期

Tc:每个时钟周期的时间

CPI=执行整个程序所需要的CPU时钟周期数/程序中指令总数

Ii:第i类指令在程序中的执行次数

CPIi:执行一条第i类指令所需的平均时钟周期数

n:该程序所有的指令种类数

IN:指令总数

补充知识:指令类型

1、数据传送指令

包括寄存器与寄存器、寄存器与存储单元、存储单元与存储单元之间的传送。

2、算术逻辑运算指令

实现算术运算(加、减、乘、除等)和逻辑运算(与、或、非、异或)。有些计算机还设置有位操作指令,如位测试(测试指定位的值)、位清零、位求反指令等。

3、移位操作指令

可分为算术移位、逻辑移位和循坏移位。

4、程序控制类指令

①无条件转移指令:无条件转至目的地址处执行;

②条件转移指令:条件满足转至目的地址处执行,否则顺序执行;

③调用与返回指令:

调用指令CALL:从当前的程序位置转至子程序的入口;

返回指令RETURN:子程序执行后重新返回到原程序的断点。

④陷阱指令:一种意外事故的中断;

⑤堆栈操作指令:特殊的数据传送指令,入栈Push,出栈POP;

⑥输入输出指令:从外设端口读入一个数据到CPU的寄存器内,或将数据从CPU的寄存器输出到某外设的端口中;

⑦处理器控制指令:包括等待、停机、空操作、开中断和关中断指令等。

⑧特权指令:多用户、多任务计算机系统资源的分配和管理只给操作系统或其他系统软件,而不能提供给用户使用,以防止破坏系统或其他用户的信息。

1.2计算机性能的评估标准——MIPS和MFLOPS

MIPS:每秒百万条指令

MFLOPS:每秒百万次浮点运算

1.3 评估计算机性能的基准测试程序

基准测试程序(Benchmark)

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