コンピュータの構成 - パフォーマンス指標：何がCPUのクロック速度のパフォーマンスが何であるかについて話をします
コンピュータの構成カタログの原則：https://www.cnblogs.com/binarylei/p/12585607.html
1.パフォーマンス= 1 /応答時間
- 応答時間（応答時間）または実行時間（実行時間）を呼び出し
- スループット（スループット）、または帯域幅（帯域幅）
タイミングユニット2.コンピュータ：CPUクロック
私たちは、上記の使用述べた実行時間（ウォールクロック時間または経過時間）の性能を測定するために。しかし、実行時間を直接使用することは、二つの質問を以下に示します。
- 実行時間ができました。現代のコンピュータは、反応時間は、通常、単一のタスクの実行時間ではないのでという、CPUを切り替え、同時に複数のプログラムを実行する傾向があります。そして、手順は、多くの場合、ハードディスク、ネットワークからデータを読み出すために排除するために、この時間の必要性を必要としています。
- デバイスの時間依存パフォーマンスを行います。より優れた高性能なインテルCore i5-8250U-1.6GHzの/インテルCore-i7-7700HQ 2.8GHzのように、デバイスをクロック駆動しました。
したがって、有するために、CPUのプログラムをCPUクロックが最小単位である方法の実行時間を算出します。
程序的 CPU 执行时间 = CPU 时钟周期数 × 时钟周期时间
CPU 时钟周期数 = 指令数 × 每条指令的平均时钟周期数
程序的 CPU 执行时间 = (指令数 × CPI) × 时钟周期时间
次のように各パラメータのCPUの実行時間は次のとおりです。
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クロックサイクルタイム（CPUサイクル）：コンピュータの頻度は（周波数/クロックレート）で、より優れた高性能クロックド、これはコンピュータのハードウェアに依存します。ムーアの法則私たちが知っているように、それは常に我々のコンピュータのクロック速度を改善してきました。
例えば、2.8GHzの、私たちは浅い考え始めることができ、CPU時間の1秒で簡単な命令数は、あなたが実行できる2.8Gバーです。もっと正確にCPUのクロックサイクル（サイクルCPU）が1 / 2.8Gであることが記載されています。
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命令当たりのクロックサイクル数の平均値（命令当たりのサイクルは、CPIと呼ばれる）：CPUサイクルが終了の命令が必要ですどのくらい。異なる命令に必要なサイクル数は、CPUの命令に両方の加算や乗算対応異なっているが、サイクルの乗算は自然にゆっくりと、より多くの追加よりもする必要があります。
その後、CPUのアーキテクチャを説明し、我々は一つの命令はできるだけCPUサイクルを必要とするように、パイプライン（パイプライン）を介して最新のCPU技術が表示されます。したがって、最適化CPIに、それはまた、組成物、およびコンピュータアーキテクチャの重要な部分です。
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命令の数：どの命令で、最後に私たちのプログラム命令の代わりに、どのくらいのニーズを実行します。多くの場合、これはコンパイラに挑戦を置きます。異なる表現の多様性があり、同じコード、コンパイルされたコンピュータ命令、。
私たちの「レスポンスタイム」については、製品の解体を解明このパフォーマンスは、3つの別々のインジケータコンピュータのクロック・サイクル、CPIと命令数になった、とあなたのための最適化コンピュータのパフォーマンスに大きく3つの道を指摘しました。すなわち、1クロックサイクルでより多くの命令を実行することができ、コンピュータ、CPUの設計最適化の頻度を高めるために、コンパイラによって必要な命令の数を減らすこと。
コンピュータのパフォーマンスを改善する方法3。
1980年代以来、ムーアの法則に従い、CPUのクロック速度は急騰しました。しかし、21世紀には、シングルコアCPUをアップグレードすることは困難でクロックさ、マルチコアCPUの設計になってハードウェアエンジニア。
- ムーアの法則：CPUのクロック速度を倍に18カ月ごと、CPUのクロック速度を上げます。
- アムダールの法則：マルチコアCPU、並列コンピューティング。
3.1ムーアの法則：80のCPUクロック速度から高騰
上記CPUのパフォーマンスについて話すとき、私たちは、このようなA式を述べました：
程序的 CPU 执行时间 = 指令数 × CPI × Clock Cycle Time
あなたは、コンピュータのパフォーマンスを向上させたい場合は、我々は命令の数から開始することができ、CPIとCPUは、これらの3つの場所でクロック。命令の数、またはCPIを取得するには、一見簡単ではありません。このように、CPUのハードウェアのR＆Dエンジニア、1980年代の初めから、CPUがこれにピックアップする「任意のパンチ。」あなたがより速くプログラムのCPU実行時間が短縮されることができますので、CPUのトランジスタをもう少し入れて、CPUのクロック周波数を向上させます。
このように、インテルの8086 CPU 1978インディアンリリース開始から、5MHzのクロックドからコンピュータが上昇し始めます。80386 1980年代半ば1989年486年、40MHzのに実行することができ100MHzのに行くことができ、2000年のPentium 4プロセッサまで、クロック速度は1.4GHzのに達しています。しかし、我々はまた、2019年の最大構成のIntel I9のCPUは、クロック速度がちょうど5GHz帯のみであることがわかります。1978と2000、これらの20年と比較すると、2000年からこの3回程度、CPUのクロック速度の増加の存在19年に300倍のクロック速度の増加、。
3.2パワー：人体のCPU制限
実際には、時間は基本的にデスクトップCPUの市場を独占している、インテルはさらに多くの海の下に誇張されている、それは、Pentium 4で使用されるCPUのアーキテクチャが10GHzのを行うことができます表すが、最終的には失敗しました。クロックドのPentium 4 3.8GHzのはなぜ障害物、それを超えることはなかったですか？答えは消費電力です。
答えは消費電力です。消費電力の問題は何ですか？私たちは、視覚的な例を見て。3.8GHzのPentium 4プロセッサ、フルパワー130ワットです。130ワットの考えは何ですか？空港には宝物を充電の最大容量を持つ平面上許容される100ワットです。私たちは、スクリーンメモリの消費量に関係なく、携帯電話の内部でこのCPUの安全を入れて、CPUの負荷運転45分、のように、充電宝なし電気場合。ARMアーキテクチャのCPUを使用してiPhone Xは、消費電力は約4.5ワットです。
あなたは消費電力と問題の消費と熱放散が増加しますこれらの2つの操作を追従しているかどうか、CPUのクロック速度をアップグレードする場合。
- 増加密度：いくつかのトランジスタを配置し、同じ領域;
- リフティング周波数：と少し速く「オン「と」オフ」トランジスタをしましょう。
CPUの内部では、トランジスタと、トランジスタの数は、「オン - オフ」周波数置くことができるにも限定されています。CPUの電源、例えばAの式で表すことができます。
功耗 ~= 1/2 × 负载电容 × 电压的平方 × 开关频率 × 晶体管数量
消費電力が追いついていないこと、あまり大きくし、それはCPUの熱につながる、そして、私たちは、電圧を低減する必要があります。ここで式全体の消費電力は、電圧と消費電力の正方形が比例している、非常に重要な存在です。電圧が1/5に低下していること。この手段は、全体の消費電力は、元の1/25になります。
実際には、8086からインテルI9の5GHz帯の周波数の5MHzの周波数に、CPU電圧は約1V約5Vから低下しました。我々はCPUのクロック速度1000倍に高めた理由ですが、消費電力はわずか40倍に増加しました。例えば、表面ゴー薄型軽量ノートPCは、Microsoftがノートブックがより長い寿命を持つことができるように、0.25Vの低電圧CPUに電圧ダウンを選択することです。
3.3アムダールの法則：マルチコア時代の到来
インテルPentium 4プロセッサは、10GHzの周波数への強化に努めてまいります場合は、インテルのライバルAMDは大きな成功を収めたマルチコアCPUを持っていますが、また「周波数の時代」の終わりを表します。
少しを記録する意図は毎日ビット。おそらく、内容は重要ではありませんが、習慣は非常に重要です！