计算机技术：字长与执行时间指标解析-优快云博客

1. 计算机中处理数据的基本单位为（ A）。
A. 比特（bit） B. 字节（Byte）
C. 字组（word） D. 以上都不对

2. 32位的个人计算机， 一个字节（byte）由（ B）位（bit）组成
A. 4 B. 8 C. 16 D. 32

3. 下列关于配备32位微处理器的计算机的说法中，正确的是（①④ ）。
① 该机器的通用寄存器一般为32位
② 该机器的地址总线宽度为32位
③ 该机器能支持64位操作系统
④ 一般来说， 64位微处理的性能比32位微处理器的高
解： ①通常机器字长等于通用寄存器的长度
②地址总线的宽度决定的是CPU可以访问的地址空间的大小，和机器字长无关
③计算机支持向下兼容， 支持64位操作系统应有64位CPU
④ 字长越长， 性能越好

4. 下列关于机器字长、存储字长、指令字长的说法中， 正确的是（② ③）。
① 三者在数值上总是相等的
② 三者在数值上可能不等
③ 存储字长是存放在一个存储单元中的二进制代码位数
④ 数据字长就是MDR的位数
解：机器字长、存储字长、指令字长三者可以相等、可以不相等；存储字长和MDR的位数是相等的

5. 32位微机是指计算机所用CPU（ B）。
A. 具有32位寄存器
B. 能同时处理32位的二进制数
C. 具有32个寄存器
D. 能处理32个字符
解：机器字长是32位，一个字符是7位ASCII码，32个字符，一共是32*7位

6. 若一台计算机的机器字长为4个字节， 则表明
该机器（ C）。
A. 能处理的数值最大为4位十进制数
B. 能处理的数值最多为4位二进制数
C. 在CPU中能够作为一个整体处理32位的二进制代码
D. 在CPU中运算的结果最大为232
解：4个字节共32位，是二进制数

2. 与执行时间、运算速度有关的指标

2-1 基础指标

主频：机器内部主时钟的频率，常用单位是 Hz ， MHz

时钟周期：是CPU中最小的时间单位，常用单位是 s ， ms ， ns ，用“ T ”表示

用时钟周期数表示计算机中的时长（相当于一节课45min假设时间周期是1min，周期数是45）

特别注意：

主频就是时钟频率

时钟周期和时钟频率互为倒数

如果主频为Hz，时钟周期就为“ s ”

如果主频是MHz, 10^ 6 , 时钟周期为“ 𝜇𝑠, 10^ −6 ”

如果主频是GHz， 10^ 9 时钟周期就是“ 𝑛𝑠, 10^ −9 ”

1. 计算机操作的最小单位时间是（ A）。
A. 时钟周期 B. 指令周期
C. CPU周期 D. 中断周期
解释：
B. 指令周期包含若干个机器周期，机器周期包含若干个时钟周期
C. CPU周期就是机器周期
D. 中断周期是一种特殊的机器周期

2-2 执行时间指标

CPI ：执行一条指令所需的时钟周期数（对一条指令而言）

实际应用中：

平均 𝐶𝑃𝐼 = 执行某段程序所需的 CPU 时钟周期总数 ÷ 程序包含的指令条数（对一段程序而言）

（单位：个）

平均 CPI 是平均每条指令所包含的时钟周期数

程序总时钟周期数 = 程序所含指令条数 * 平均 CPI

特别注意：

单条指令的CPI 就是单条指令需要多少个时钟周期

程序的 CPI 就是整个程序执行完需要多少个时钟周期

平均 CPI 平均每条指令所包含的时钟周期数

一条特定指令的CPI是一个确定的值，而某个程序的CPI是一个平均值

一个程序的执行时间取决于该程序所包含的指令数、CPI和时钟周期

1. 计算机中， CPU的CPI与下列（A ）因素无关。
A. 时钟周期 B. 系统结构
C. 指令集 D. 计算机组织
解释：
CPI表明的是指令执行时间的长短，是个综合参数， 所以会受到计算机系统结构、指令集和组织
结构的影响；由于时钟周期是主频的倒数，和数字脉冲信号振荡的速度有关，和CPI没有关系

指令周期：取出并执行一条指令所需的全部时间

若一个指令周期包含 n 个机器周期（等长），一个机器周期又包含 m 个时钟周期

机器周期= 𝑚 × 𝑇 , 指令周期= 𝑛 × 𝑚 × 𝑇

指令周期 = 时钟周期数（ 𝐶𝑃𝐼) × 时钟周期

平均指令周期：对一段程序或者一个机器而言，平均一条指令的执行时间

平均指令周期 = 平均 𝐶𝑃𝐼 × 时钟周期

CPU 执行时间：执行一段程序所需要的总时间

CPU 执行时间=𝐶𝑃𝑈 时钟周期数 × 时钟周期=(指令条数 × 平均 𝐶𝑃𝐼) × 时钟周期