【计算机组成原理】计算机性能指标

一、计算机的发展历程二、计算机硬件的基本组成早期冯诺依曼机结构现代计算机的结构各硬件介绍主存储器的基本组成运算器的基本组成控制器的基本组成指令执行过程计算机系统的多级层次结构计算机体系结构 vs 计算机组成原理三、计算机的性能指标存储器的性能指标CPU 的性能指标系统整体的性能指标总结

一、计算机的发展历程

第一台电子数字计算机：ENIAC（1946）。逻辑元件：电子管。

二、计算机硬件的基本组成

早期冯诺依曼机结构

冯·诺依曼计算机的特点：

计算机由五大部件组成指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访指令和数据用二进制表示指令由操作码和地址码组成存储程序以运算器为中心

现代计算机的结构

现代计算机：以存储器为中心

CPU = 运算器 + 控制器

各硬件介绍

主存储器的基本组成

运算器的基本组成

控制器的基本组成

指令执行过程

计算机系统的多级层次结构

计算机体系结构 vs 计算机组成原理

三、计算机的性能指标

存储器的性能指标

MAR位数反映存储单元的个数（最多支持多少个）

MDR位数 = 存储字长 = 每个存储单元的大小

总容量 = 存储单元个数×存储字长 bit = 存储单元个数×存储字长/8 Byte

CPU 的性能指标

不同的指令，CPI 不同。甚至相同的指令，CPI 也可能有变化

CPU执行时间（整个程序的耗时）= CPU时钟周期数/主频=（指令条数*CPI）/主频

IPS（ Instructions Per Second ）：每秒执行多少条指令

KIPS、MIPS

FLOPS（Floating-point Operations Per Second）：每秒执行多少次浮点运算

KFLOPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS

注：此处K、M、G、T 为数量单位

K=Kilo=千=10310^3103，M=Million=百万=10610^6106，G=Giga=十亿=10910^9109 ，T=Tera=万亿= 101210^{12}1012

PFLOPS，EFLOPS，ZFLOPS。P=10310^3103T，E=10310^3103P，Z=10310^3103E

系统整体的性能指标

数据通路带宽：数据总线一次所能并行传送信息的位数（各硬件部件通过数据总线传输数据

吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量。

它取决于信息能多快地输入内存，CPU能多快地取指令，数据能多快地从内存取出或存入，以及所得结果能多快地从内存送给一台外部设备。这些步骤中的每一步都关系到主存，因此，系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。

响应时间：指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间。

通常包括CPU时间（运行一个程序所花费的时间）与等待时间（用于磁盘访问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等时间）。

总结