计算机系统结构基本概念.pptVIP

1.3定量分析技术解我们不考虑所有系统问题，所以可用CPU性能公式。占用2个时钟周期的分支指令占总指令的20%，剩下的指令占用1个时钟周期。所以CPIA=0.2×2+0.80×1=1.2则CPUA性能为总CPU时间A=ICA×1.2×时钟周期A根据假设，有时钟周期B=1.25×时钟周期A在CPUB中没有独立的比较指令，所以CPUB的程序量为CPUA的80%，分支指令的比例为第30页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术20%/80%=25%这些分支指令占用2个时钟周期，而剩下的75%的指令占用1个时钟周期，因此CPIB=0.25×2+0.75×1=1.25因为CPUB不执行比较，故ICB=0.8×ICA因此CPUB性能为总CPU时间B=ICB×CPIB×时钟周期B=0.8×ICA×1.25×（1.25×时钟周期A）=1.25×ICA×时钟周期A第31页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术在这些假设之下，尽管CPUB执行指令条数较少，CPUA因为有着更短的时钟周期，所以比CPUB快。如果CPUB的时钟周期时间仅仅是CPUA的1.1倍，则时钟周期B=1.10×时钟周期ACPUB的性能为总CPU时间B=ICB×CPIB×时钟周期B=0.8×ICA×1.25×（1.10×时钟周期A）=1.10×ICA×时钟周期A因此CPUB由于执行更少指令条数，比CPUA运行更快。第32页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术程序的局部性原理程序执行时所访问的存储器地址分布不是随机的，而是相对地簇聚。常用的一个经验规则程序执行时间的90%都是在执行程序中10%的代码。程序的时间局部性程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用的信息。程序的空间局部性程序即将用到的信息很可能与目前正在使用的信息在空间上相邻或者临近。第33页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术执行时间和吞吐率如何评测一台计算机的性能，与测试者看问题的角度有关。用户关心的是：单个程序的执行时间（执行单个程序所花的时间很少）数据处理中心的管理员关心的是：吞吐率（在单位时间里能够完成的任务很多）1.3.2计算机系统的性能评测第34页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术假设两台计算机为X和Y，X比Y快的意思是：对于给定任务，X的执行时间比Y的执行时间少。X的性能是Y的n倍，即而执行时间与性能成反比，即执行时间Y执行时间X=nn===执行时间Y执行时间X性能Y1性能X1性能X性能Y第35页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术执行时间可以有多种定义：计算机完成某一任务所花费的全部时间，包括磁盘访问、存储器访问、输入/输出、操作系统开销等。CPU时间：CPU执行所给定的程序所花费的时间，不包含I/O等待时间以及运行其他程序的时间。用户CPU时间：用户程序所耗费的CPU时间。系统CPU时间：用户程序运行期间操作系统耗费的CPU时间。第36页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术基准测试程序用于测试和比较性能的基准测试程序的最佳选择是真实应用程序。（例如编译器）以前常采用简化了的程序，例如：核心测试程序：从真实程序中选出的关键代码段构成的小程序。小测试程序：简单的只有几十行的小程序。合成的测试程序：人工合成出来的程序。Whetstone与Dhrystone是最流行的合成测试程序。从测试性能的角度来看，上述测试程序就不可信了。第37页，共76页，星期日，2025年，2月5日1.3定量分析技术原因：这些