RISC-V学习笔记

Posted 2021-08-04 夏风喃喃

RISC-V学习笔记（1）

作者：夏风喃喃
参考：计算机组成与设计：硬件/软件接口（RISC-V版）

文章目录

• RISC-V学习笔记（1）
• • 第1章 计算机抽象及相关技术
  • • 1.6 性能
    • • 1.6.1 性能的定义
      • 1.6.2 性能的度量
      • 1.6.3 CPU性能及其度量因素
      • 1.6.4 指令性能
      • 1.6.5 经典的CPU性能公式

第1章 计算机抽象及相关技术

1.6 性能

1.6.1 性能的定义

响应时间：也叫执行时间（execution time），是计算机完成某任务所需的总时间。通常有$$性能=\frac{1}{执行时间}$$

吞吐率：也叫作带宽（bandwidth），性能的另一种度量参数，表示单位时间内完成的任务数量。

1.6.2 性能的度量

CPU执行时间：简称为CPU时间，执行某一任务在CPU上所花费的时间。

用户CPU时间：程序本身所花费的CPU时间。表征CPU性能。

系统CPU时间：为执行程序而花费在操作系统上的时间。表征系统性能。

时钟周期数：计算机一个时钟周期的时间，通常指处理器时钟，并在固定频率下运行。

周期长度：每个时钟周期持续的时间长度。

1.6.3 CPU性能及其度量因素

$$程序的CPU执行时间=程序的CPU时钟周期数\times 时钟周期长度$$
$$程序的CPU执行时间=\frac{程序的CPU时钟周期数}{时钟频率}$$

1.6.4 指令性能

$$CPU时钟周期数=程序的指令数\times 指令平均时钟周期数$$

指令平均时钟周期数（CPI）：表示执行某个程序或者程序片段时每条指令所需的时钟周期平均数。

1.6.5 经典的CPU性能公式

结合1.6.3与1.6.4，得到经典的CPU性能公式：
$$CPU时间=指令数\times CPI\times 时钟周期长度$$
$$CPU时间=\frac{指令数\times CPI}{时钟频率}$$

注：另有一种度量性能的尺度是每秒百万条指令数（CPI）,表示为
$$MIPS=\frac{指令数}{执行时间\times 10^6}=\frac{指令数}{\frac{指令数\times CPI}{时钟频率}\times 10^6}=\frac{时钟频率}{CPI\times 10^6}$$