《计算机组成原理》学习笔记：第四章

第四章：评估和理解性能

4.1概述

本章将讨论如何对计算机中的性能进行测量、报告与归纳，并描述决定计算机性能的一些主要因素。一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统所构成的整体，而硬件性能的好坏对于整个计算机系统的性能来说，则起着非常关键的作用，这也是进行性能检测的主要原因。本章中的对数内容很重要，特别是本节和下一节。

对计算机系统的性能进行评估是一件非常有挑战性的事情。在如今的计算机系统中，软件的规模越来越大，复杂度越来越高，而硬件方面则采用了大量精心设计的、意在提高系统性能的新技术，因此对计算机系统的性能评估也变得越来越困难。事实上，不同类型应用程序的运行效果只能反映处不同的性能指标，而只有综合所有这些不同的性能指标，才有可能对计算机系统的整体性能做出恰当的评价。

在本章中，我们希望能弄清楚为什么某个软件会有这样的运行效果。为什么采用某个指令集会获得比采用另一个指令集更好的性能，各种硬件特性又是如何影响系统性能的，等等。为此，我们有必要弄清楚决定计算机性能到底有哪些主要因素。例如，为了提高软件系统的性能，我们需要知道哪些硬件因素对系统整体性能的影响较大，以及相对重要性如何。这样的因素有很多，如程序是否充分利用了机器指令集的特点，底层的硬件是否很好地实现了该指令集，以及内存、I/O系统是否具有较好的性能等等。只有弄清楚这些因素是如何影响系统的性能的，我们才能搞清楚，对机器的各个部分进行的各种特殊设计究竟是出于何种考虑。这一点非常重要，我们将在下面的章节中进行介绍。4.2节从计算机用户以及计算机设计人员两个角度除法，列出对计算机进行评价时用到的一些性能指标。同时，我们将说明这些性能指标之间的相互关系，并给出惊呆的处理器性能公式(在以后的各章中，我们将多次用到这个性能公式)。4.3和4.4就选择基准程序来评估计算机的性能优势进行分析，并说明如何根据一组基准程序的运行情况总结并量化处系统的整体性能指标。

4.1.1性能的概述

1.吞吐量与响应时间

(1)用更快的处理器来替换原来的处理器

(2)有些计算机中装有多个处理器，并且不同的处理器处理不同的任务。

缩短响应时间通常也意味着提高吞吐率。因此，在第一种情况下，响应时间和