常用性能评价指标执行时间CPUTime峰值速度Peak.pdf

《现代微处理器 — 90 分钟简介》学习报告 -蒋林洋
常用性能评价指标： 执行时间（ CPUTime ）、峰值速度（ Peak Performance ）、负载（ load ）
开销（ overhead ）、利用率（ utilization ratio ）、饱和性能（ saturate performance ）、
带宽（ bandwidth ）、延迟（latency ）、吞吐率 （throughout ）、加速比 （ speedup）、Amdahi
定律（ amdahi law ）、效率（ efficiency ）、基准测试（ benchmark）、响应时间（ response
time ）等等
1、 CISC 计算机指令集结构的功能设计
目标：增强指令功能，减少指令的指令条数，以提高系统性能
面向目标程序的优化，面向高级语言和编译器的优化
对大量的目标程序机器执行情况进行统计分析，找出使用频度高，执行时间长的指令或
指令串
对于那些使用频度高的指令，用硬件加快其执行，对于那些使用频度高的指令串，用一
条新的指令来代替它
2、 RISC 计算机指令结构的功能设计
通过简化指令系统，用最高效的方法实现最常用的指令
充分发挥流水线的效率，减少 CPI
硬件方面：硬布线控制逻辑，减少指令和寻址方式的种类，使用固定格式，采用
Load/Store ，指令执行过程中设置多级流水线。
软件方面：十分强调优化编译的作用
1、流水线技术
（一）流水线技术要点
流水线技术并不能提高单个任务的执行效率，它可以提高整个系统的吞吐率
流水线中的瓶颈——最慢的那一段
多个任务同时执行，但使用不同的资源
其潜在的加速比＝流水线的级数
流水段所需时间不均衡将降低加速比
流水线存在装入时间和排空时间，使得加速比降低
由于存在相关问题，会导致流水线停顿
（二）充分利用数据通路
当前指令执行时，启动下一条指令
（三）性能受限于花费时间最长的段
解决办法：
串联：将最慢段进一步划分
并联：增加部件
（四）更深的流水线、超流水
目的： 可以让处理器跑在更高的主频下，处理器在每秒内完成的指令数目会更多 。
（五）多发射、超标量
目的： 并发 执行多个指令，每条指令都由其分配到的功能单元负责
（六）指令依赖与延时
后果： 较深流水线的处理器会被插入更多的气泡