1.2 计算机系统性能评价

两类指标:
非时间指标
时间指标

（1）非时间指标：

1 .机器字长：

机器（ALU）一次能处理的二进制数的位数

由加法器、寄存器的位数决定，一般与内部寄存器的位数相等（字长）；
字长越长，能表达的数的范围越大，精度越高；
常见由32位和64位；

2 .总线宽度:

数据总线一次能并行传输的最大信息位数

一般指运算器和存储器之间的数据总线的位数；
有些计算机内部和外部数据总线的宽度不一致；

3 .主存（内存）容量与存储带宽

主存容量：是指一台计算机主存所包含的存储单元总数；（虽然可以扩容，但任然收到CPU地址线总数的限制）

存储带宽：单位时间内，CPU与主存交换的二进制信息量， 单位是B/s (字节/秒)。（受数据总线位宽和数据传输速率影响）

（2）时间指标：

1 . 主频 f / 时钟周期 T、 外频、 倍频

主频 f ：指CPU内核工作的始终评率， 即CPU内数字脉冲信号震荡的速率；（单位： MHz，1MHz 表示1秒震荡一百万次）
我们说主频越高的CPU，其运算能力就越强，这个结论的成立是由条件的，主频与CPU实际的运算能力不是唯一的、直接的关系；

时钟周期 T ： 是计算机中最基本的、最小的时间单位，在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作；
（周期的单位: s, 一次震荡花费的时间）

f与T互为倒数，f越高，T越小；

外频： CPU与主板之间同步的时钟频率；

倍频： CPU主频与外频之间的倍数；

主频 = 外频 * 倍频

2 .CPI（Clock cycles Per Instruction）

是指执行一条指令（平均）需要的时钟周期数（即周期T的个数）；

CPI = 程序中所有指令的时钟周期之和 / 程序中指令的总数
= Σ （程序中各类指令的CPI * 程序中该类指令的比例）

还有个与CPI对应的指标：IPC（Instruction per Clock）

IPC ： 指每个时钟周期要执行多少条指令；

3 .MIPS （Million Instructions Per Second）: 每秒钟执行的指令条数 （单位：百万条/秒）

MIPS = 指令条数 / （执行时间 * 1e6）
= 指令条数 / （（所有指令CPU时钟周期数之和 / f） * 1e6）
= f / （CPI * 1e6） （全性能公式）

4 .CPU时间

执行一段程序所需的时间：包括CPU时间、IO时间、存储访问时间、 各类排队时延等

其中CPU时间是重点；

CPU时间 = 程序中所有指令的时钟周期数之和 * T
= 程序中所有指令的时钟周期数之和 / f

考虑CPI后的CPU时间：CPU时间 = 总指令数 * CPI * T

考虑MIPS后的CPU时间：CPU时间 = 指令数量 / (MIPS * 1e6)

计算机性能除了受硬件的影响，还会受到软件的影响；（算法、使用的语言、使用的指令集等）

1.3 计算机系统性能测试

（1）测试的基本原理：

在计算机系统中配置了大量的传感器和寄存器， 系统运行的相关数据都保存在对应的寄存器中;
测试程序通过读取相应寄存器中的值得到系统的运行状况，并用图形或数据的方式展示；

（2）常见测试工具

CPU测试工具：

CPUmark： 综合CPU测试，包括系统存储，浮点运算和逻辑运算；

SysID：测CPU电压，运行频率等；

Hot CPU Tester： 测试机器稳定性，尤其是超频后的稳定性；

显卡测试工具：3DMark、N-Bench2、FurMark

硬盘测试工具： Hard Disk Speed、Disk Benchmark、iometer

内存测试工具：CTSPD、Memory Speed

符合测试工具： 鲁大师