7.1性能分析210822

最新推荐文章于 2025-08-30 12:06:17 发布
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本文探讨了性能响应时间和吞吐率的定义，通过程序执行时间、CPI和MIPS指标分析硬件与软件配合对系统速度的影响。实例中解释了更换处理器、增处理器对响应时间和吞吐率的影响，并提供了计算性能的公式。重点强调了算法、编程语言和编译器在性能评估中的角色。

目录

如何定义性能

  • 通过几个量
    • 响应时间和吞吐率
    • 程序执行时间T
      • CPI: 每条指令的周期数
      • Tc：时钟周期
      • MIPS （每秒百万条指令）
      • T （CPU执行时间

响应时间和吞吐率

  • 响应时间：一个任务从开始到结束完成的时间
    • 对个人用户非常重要
  • 吞吐率（带宽）：一定时间内完成的任务量
    • 对数据中心管理者非常重要

实例

  • 对一个计算机系统做如下改动，是否会缩短响应时间？提升吞吐率？还是两者都会?
  • 将计算机中的处理器替换成更快的
    • 一般来说，降低响应时间几乎都可以增加吞吐率。因此，这种方式，同时改进了响应时间和吞吐率。
  • 给系统增加额外处理器，以使用多个处理器来处理不同的任务
    • 不会使每个任务完成的更快，只会增加其吞吐率。

程序执行时间：量化硬软件结合的系统有效速度

  • 程序执行时间T
    • T（执行时间）= IC×CPI×Tc= IC ×CPI/ f
  • 定义:
    • IC：程序的指令数
    • CPI: 每条指令的周期数
    • Tc: 时钟周期，即每周期秒数
    • f：时钟频率程序执行的CPU时钟周期数
  • 其中IC×CPI也称作程序执行的CPU时钟周期数
    在这里插入图片描述
  • 性能改进可以通过
    • 降低程序的时钟周期数
    • 提高时钟频率
  • 实例
    在这里插入图片描述

指令数和CPI

  • 程序的CPU时钟周期数= 程序的指令数*CPIAve
    • CPIAve表示执行每条指令所需的时钟周期数的平均值

在这里插入图片描述

  • CPIAve求法
    在这里插入图片描述

MIPS (每秒百万条指令)：衡量计算机的硬件速度

  • MIPS = f(MHz)/CPIave

性能计算实例

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

性能评价总结

  • 计算机性能依赖于
    • 算法：影响指令数和CPI
    • 编程语言：影响指令数和CPI
    • 编译程序：影响指令数和CPI
    • 指令集体系结构：影响指令数、时钟频率和CPI

参考资料

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