计算机性能的评价-定量分析

计算机系统设计定量定理：

　　·经常性事件为重点

　　　　执行时间（execution Time）、等待时间（latency）尽量短

　　·Amdahl定律

　　　　带宽（bandwidth）

　　·CPU性能公式

　　　　·执行指令耗时

　　·程序局部性原理（计算机catche支持，高速缓冲区比内存快很多）

　　　　时间、空间局部性

　　　　　　例如：c语言的循环体，运行时进入内存，执行100次，在内存连续调用100次，都是在内存的同一地方，同一地方、连续体现了空间、时间的局部性。

计算机性能评价

　　制造成本

　　衡量性能的基本指标

　　　　响应时间——执行时间、等待时间

　　　　吞吐量（处理数据量）——带宽（bandwidth）

　　计算机性能测试

　　指令执行速度 （MIPS、MFLOPS\TELOPS/PFLOPS）

　　基准程序（Benchmark）

　　　　·SPEC

基本性能指标

计算机两种不同性能：

　　·Time to do the task

　　　　响应时间（事务处理系统例如数据库、存取款）、执行时间、等待时间或延迟

　　·Tasks per day，hour，sec，ns. ···

　　　　吞吐率（多媒体应用）、带宽   //相应时间而且吞吐率：ATM、文件服务器、Web服务器等

基本性能评价v标准：CPU执行时间

　　CPU执行时间就是执行程序中每条指令的时间。

　　　　ExTime(Y)/ExTime(X) = n = Performance(X)/Performance(Y)

　　　　相对性能用执行时间的倒数来表示。

性能测量

比较计算机得性能时，用执行时间衡量

　　·完成同样工作量所需时间最短是最好的

　　用户感觉到的相映时间:

　　　　·CPU时间

　　　　　　·用户CPU时间：用来运行用户代码

　　　　　　·系统CPU时间：为执行用户程序而需运行操作系统程序时间

　　　　·其他时间

　　　　　　等待II/O操作完成或cpu用在其他用户的时间

　　·系统性能和CPU性能不等价，有一定区别

　　　　系统性能：系统响应时间

　　　　CPU性能：用户CPU时间

　　　　　　CPU执行时间：

　　　　　　　　CPI ：Cycles Per Instruction

　　　　　　　　CPU 执行时间 = CPU时钟周期数/程序*时钟周期

　　　　　　　　   　　　　　　= CPU时钟周期数/程序/时钟频率

　　　　　　　　　　　　　　　= 指令条数/程序*CPI *时钟周期

　　　　　　　　CPU时钟周期数 /程序 = 指令条数/程序 *CPI

　　　　　　　　CPI = CPU 时钟周期数 /程序  / 指令条数/程序

　　　　　　CPI 越小越好，用来衡量一下各方面综合结果：

　　　　　　　　·ISA：指令集

　　　　　　　　·计算机的体系、组成、物理实现

计算机体系结构 ：计算机指令集（ISA） +组成 （Organization）

computer Design：

　　Instruction Set Design——指令设计：功能定义与设计　　

　　Computer Hardware Design——组成原理实现：具体逻辑结构设计+物理实现技术

性能影响因素：

	instr.count
	x	x
	x	(x)
	x	x
		x	x
			x

　　CPU Time = Seconds/Program = (Instructions/Program)  * (Cycles /Instruction)  * (Seconds/Cycle)

如何计算CPI？

　　假定CPli 和 Ci 分别为第i类指令的CPI和指令条数，则程序的总时钟数为：

　　　　

　　

　　　　机器B的频率时A的两倍，但速度是1.67倍！

Marketing Metrice（产品宣称指标）

MIPS = instructioin Count /Second * 1/10 ⁶ = Clock Rate /CPI * 1/ 10⁶

　　每条指令执行时间不同，所以MIPS总是一个平均值

　　MIPS数不可靠！

选择性能评价程序

 

小结