计算cpu执行时间时指令集和指令计数的含义相同吗？

Posted 2023-03-17

【中文标题】计算cpu执行时间时指令集和指令计数的含义相同吗？

【英文标题】：Do instruction set and instruction count mean the same when calculating cpu execution time?

【发布时间】：2021-12-14 00:04:40

【问题描述】：

我知道cpu execution time = CPI * instruction count * 1/clock rate。

在某个问题中，当三个处理器具有相同的指令集时，根据 CPI 和时钟速率值找到性能最高的处理器。

所以，我认为指令集等于指令数，根据上面的公式，我认为CPI/clock rate的最小值的进程是正确的答案，但我不知道这个解决方案是否正确正确的。 指令集和指令数是同一个意思吗？

【问题讨论】：

“指令集”是机器上存在的指令的整体集合，例如mov, add 等。“指令计数”是运行特定程序时执行的指令数。如果这些处理器都具有相同的指令集，并且它们都运行相同的程序，那么它们的指令数将是相同的。

【参考方案1】：

计算cpu执行时间时，指令集和指令数是一样的意思吗？

通常“指令集”是一个名称（例如“80x86”、“ARMv6”、..），用于描述 CPU 支持的指令范围。这会影响完成特定工作所需的指令数量。例如，有些 CPU 有整数除法指令，有些则没有；如果 CPU 没有整数除法指令，则每次要进行整数除法时可能必须执行数百条指令；因此，像 C 中的“x = y / 100 + 6;”这样的计算最终可能是少量指令或大量指令。

在比较不同 CPU（使用不同指令集）的性能时，这一点很重要。例如;如果一个 CPU 每秒可以执行两倍的指令，但需要 6 倍的指令来完成相同的工作；那么该 CPU 的工作速度会慢 3 倍（尽管每秒能够执行更多指令）。

如果您有像execution time = CPI * instruction count * 1/clock rate 这样的公式，您必须确定完成一定数量的工作需要多少指令，并且可以（理论上）使用像instruction count = amount of work * instructions per unit of work 这样的公式来完成这项工作。然后你可以结合公式得到execution time = CPI * amount of work * instructions per unit of work * 1/clock rate。

以类似的方式，如果你有一个像performance = amount of work / execution time 这样的公式，它可能会变成performance = amount of work / (CPI * instruction count * 1/clock rate)，它可能会变成performance = amount of work / (CPI * amount of work * instructions per unit of work * 1/clock rate)；可以简化为performance = 1 / (CPI * instructions per unit of work * 1/clock rate) 或performance = 1/CPI * 1/instructions per unit of work * clock rate。

请注意，在这个最终公式中，instructions per unit of work 取决于它是哪个指令集。

您遇到的问题（部分基于您之前的问题）是，无论您尝试学习什么，都错误地使用了 instruction set 一词，而实际上它们的意思是 1/instructions per unit of work (that depends on which instruction set it is)。