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计算机系统的性能评价

龚 斌

山东大学计算机科学与技术学院

衡量计算机性能的主要标准

计算机的性能既是设计者的目标，又是购

买者的依据。

计算机性能：正确性、可靠性和工作能力。

评价性能：仅指工作能力。

工作能力指标：

处理能力—单位时间内能处理的信息量(吞吐率)。

响应能力—响应时间、周转时间、排队时间。

利用率—T 时间内，某部分被使用时间t与T的比值

目录

衡量计算机性能的参数

CPU性能

计算机性能的常用指标

如何正确评价计算机系统的性能

计算机系统的成本与价格

衡量计算机性能的参数

响应时间 (Elapsed Time )：计算机系

统完成某一任务(程序)所花费的时间。

磁盘访问、存储器访问、输入/输出等待、

操作系统开销

CPU时间：程序在CPU 中的执行时间。以

秒为单位。

CPU性能

CPU时间的计算

时钟周期：纳秒为单位(ns )

时钟频率：时钟周期的倒数，如100MHZ。

CPUtime =整个程序的总时钟数*时钟周期

CPUtime =整个程序的总时钟数/ 时钟频率

CPU性能(续)

性能因子CPI：每条指令的平均时钟周期。

Clock cycles Per Instruction

CPI=CPU花费的时钟数/CPU执行的指令数

CPUtime =指令数*CPI*时钟周期

CPUtime =指令数*CPI/时钟频率

CPUtime =一个人物的指令数*每条指令的时

钟数*时钟周期

CPU性能(续)

时钟频率

由硬件技术和组成技术决定。

CPI

与组成及指令集有关。

指令数

与指令集和编译技术有关。

举例

A机执行的程序中有20%转移指令(2T )，转

C

移指令都需要一条比较指令(1TC)配合，其他指

令1T 。B机中转移指令包含比较指令，但T 比

C C

A机慢15%。A机、B机哪个工作速度快？

A机：TCPUA =INA ×(0.2 ×2+0.2 ×1+0.6 ×1) ×TCA

=1.2 I ×T

NA CA

B机：TCPUB =0.8INA ×((0.2/0.8) ×2+(1- 0.2/0.8) ×1)

×1.15TCA

=1.15 INA ×TCA

结果：B机比A机工作速度快。

注意：不能仅按主频衡量系统性能。

计算机性能的常用指标

MIPS

MFLOPS

MIPS(Million Instruction Per Second)

MIPS=指令数/ (执行时间*1000000 )

MIPS大小和指令集有关，不同指令集的计算机间的MIPS

不能比较；

在同一台计算机上MIPS是变化的, 因程序不同而变化；

有时MIPS会出现矛盾；

带有硬件浮点处理器的计算机

MIPS中，除包含运算指令外，还包含取数、存数、转移

等指令在内。

MIPS只适宜于评估标量机。

相对MIPS指相对参照机而言的MIPS，通常用VAX-

11/780机处理能力为1MIPS。

例：计算Pentium II 450处理机的运算速度。

解：由于PentiumII 450处理机的IPC ＝2 (或CPI ＝0.5), Fz ＝

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