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cpu周期与指令周期_cpu时钟周期数怎么计算

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。 计算机中我们常常会混淆指令周期、CPU周期和时钟周期,要区分这些并不难,但要想彻底弄懂这些,就得要求我们对CPU底层有一定了解。...通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。 三. 时钟周期 时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。...在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。 四. 周期之间的关系 指令周期(Instruction Cycle):取出并执行一条指令的时间。...CPU周期:一条指令执行过程被划分为若干阶段,每一阶段完成所需时间。 时钟周期(Clock Cycle):又称震荡周期,是处理操作的最基本单位。...而一个CPU周期是若干时钟周期之和。 周期之间关系 所以,我们说一个指令周期,包含多个 CPU 周期,而一个 CPU 周期包含多个时钟周期。

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【5分钟+】计算机系统结构:CPU性能公式

在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。 时钟周期 = 1 / 频率,例如 1/ 4.1*109 。 CPU 的时钟周期越短,CPU 性能越好。 指令周期:取出并执行一条指令的时间。...程序的时钟周期数 CPU时间 = 执行程序所需的时钟周期数 * 时钟周期时间 公式 指令周期:取出并执行一条指令的时间; 指令周期数CPI:平均每条指令耗费的时钟周期数 CPI = 执行程序所需的时钟周期数.../ 所执行的指令条数 上面的公式换位置 执行程序所需要的时钟周期数 = CPI * 所执行的指令条数 CPU时间 / 时钟周期时间 = CPI * 所执行的指令条数 CPU时间 = CPI...i 种指令所需要的时钟周期数; ICi :在程序运行过程中,第 i 种指令被运行的次数; i 表示序号。...因为时间上 CPU 指令集指令很多,我们需要求得每条指令的平均耗时和程序使用到的指令、指令执行的次数。 总CPU时间为各个指令的 CPU时间 之和。

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    GPU并行计算和CUDA编程(1)-CPU体系架构概述

    今天和实验室同学去听了周斌老师讲的《GPU并行计算和CUDA程序开发及优化》(课程主页:http://acsa.ustc.edu.cn/HPC2015/nvidia/),觉得老师讲得非常清晰,举了很多恰当的例子...CPU程序的最优化目标是: $$\frac{cycle}{instruction}\times\frac{seconds}{cycle}$$ 其中前一项是每条指令执行的时钟周期数,简称为CPI(Cycle...Per Instruction),后一项即时钟周期。...CPU的指令顺序是取指->译码->执行->访存->写回。 为了提高程序执行的效率,CPU里面采用了流水线的设计,将一个任务分割成多个任务片段,在同一时刻,每个任务片段可能处理不同的指令。...指令调度 因为有些指令之间是有依赖关系的,比如A指令是把加的结果写入到R1,B指令是读取R1中的数,所以B指令必须等A指令完成之后才能来执行。

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    单周期CPU中的指令周期就是一个时钟周期_指令周期和时钟周期的关系

    指令周期: CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期,也即CPU完成一条指令的时间叫指令周期 一般一条完整的指令包括:取指周期、间址周期、执行周期、中断周期。...实际上,不同的指令可以有不同的机器周期个数,而每个机器周期又可包含不同的时钟脉冲个数。...取指周期:在取指周期中CPU主要完成两个操作:(1)按程序计数器PC的内容取指令(2)形成后继指令的地址; 间址周期:当遇到间接寻址的指令时,由于指令字中只给出操作数有效地址的地址,因此,为了取出操作数...中断周期:当CPU采用中断方式实现主机与I/O交换信息时,CPU在每条指令执行阶段结束前, 都要发中断查询信号,以检测是否有某个I/O提出中断请求。...指令周期中所包含的CPU周期的长度并不是相同的,因此指令周期又有定长CPU周期组成的指令周期,不定长CPU周期组成的指令周期。 时钟周期:通常称为节拍脉冲或T周期。一个CPU周期包含若干个时钟周期。

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    OS - 计算机组成原理及CPU主频揭秘

    除了CPU之外,时间这个性能指标还会受到主板、内存这些其他相关硬件的影响。 那如何量化呢? 程序的CPU执行时间=CPU时钟周期数×时钟周期时间 时钟周期时间是什么?...在回到上面程序CPU执行时间的公式 程序的CPU执行时间=CPU时钟周期数×时钟周期时间 最简单的提升性能方案,自然缩短时钟周期时间,也就是提升主频。换句话说,就是换一块好一点的CPU。...这个是硬件的,控制不了, 那我们看另一个因子——CPU时钟周期数上。如果能够减少程序需要的CPU时钟周期数量,一样能够提升程序性能。...对于CPU时钟周期数,可以再做一个分解,把它变成“指令数× 每 条 指 令 的 平 均 时 钟 周 期 数(Cycles PerInstruction,简称CPI)”。...我们所熟知的摩尔定律就一直在不停地提高我们计算机的主频。 每条指令的平均时钟周期数CPI,就是一条指令到底需要多少CPU Cycle。

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    计算机科学核心概念解析

    CPI:Clock cycle Per Instruction,执行一条指令所需的时钟周期数。CPU执行时间是指运行一个程序所花费的时间。...CPU执行时间可以通过以下公式计算: 执行时间=(指令数×)主频CPU 执行时间=主频(指令数×CPI)​这里,指令数是指程序中包含的指令总数,CPI是每条指令所需的平均时钟周期数,而主频则是CPU的时钟频率...MIPS:Million Instructions Per Second,每秒执行百万条指令的数目。...例如,提高主频可以减少每个时钟周期的时间,从而提高执行速度。然而,不同的机器可能采用不同的指令集,更改指令集可能会减少程序的指令数,但同时可能增加每条指令所需的时钟周期数(CPI),从而影响执行速度。...指令级并行:通过多核CPU和指令集优化,同时执行多条指令。硬件升级:提高CPU的主频,增加缓存大小,或采用更先进的制造工艺。

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    1.3.1 计算机的主要性能指标

    指令字长一般都取存储字长的整数倍,如果指令字长等于存储字长的2倍,就需要2次访存来取一条指令,因此,取值周期为机器周期的2倍,如果指令长度等于存储字长,则取指周期等于机器周期。...(2)主频和CPU时钟周期 CPU时钟周期:通常为节拍脉冲或T周期,即主频的倒数,它是CPU中最小的时间单位,每个动作至少需要一个时钟周期。...主频(CPU时钟频率):机器内部主时钟的频率,它是衡量机器速度的重要参数。主频的倒数是CPU时钟周期。对于同一型号的计算机,其主频越高,完成指令的一个执行步骤所用的时间越短,执行指令的速度越快。...注意:CPU时钟周期=1/主频,主频通常以MHZ(兆赫兹)为单位,1HZ表示每秒一次。 (3)CPI(Clock cycle per instruction),即执行一条指令所需的时钟周期数。...(4)CPU执行时间,指运行一个程序所花费的时间 CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频=(指令条数*CPI)/主频 CPU的性能(CPU执行时间)取决于三个要素:①主频(时钟频率);②每条指令执行所用的时钟周期数

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    计算机组成原理 CPU的功能和基本结构和指令执行过程

    CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号,把各种操作信号送往相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作。时间控制: 对各种操作加以时间上的控制。...时间控制要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。数据加工: 对数据进行算术和逻辑运算。...2) 指令寄存器: 用于保存当前正在执行的那条指令3) 指令译码器:仅对操作码字段进行译码,向控制器提供特定的操作信号4) 时序系统: 用于产生各种时序信号,它们都由统一时钟(CLOCK) 分频得到5)...指令执行过程指令周期概念关于周期时钟周期: (节拍,T周期,CPU时钟周期)机器周期:(CPU周期)指令周期: CPU 从主存中取出并执行一条指令的时间称为指令周期,不同指令的指令周期可能不同指令的不确定性时钟周期数不同...IR中存放的指令字的地址字段执行周期数据流各条指令的执行周期不同中断周期数据流1) CU控制将 SP减 1 ,SPDMAR 2 地址总线 3 主存2) CU发出写命令 4 控制总线 5 主存3) PC

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    计算机组成原理–浅谈计算机性能

    CPU性能测试 在了解了一般的性能测试之后,针对CPU,我们可以得到新的性能测试方法,引入CPU时钟周期,即 性能 = 1/(CPU时钟周期数 x CPU时钟周期) 在上式中,CPU的时钟周期,就是我们...我的主机是2.81GHz,表示1秒的时间内,可以执行的简单指令的数量是 2.8G 条。...所以,可以引入指令,得到新的性能公式: 性能 = 1/(指令数x每条指令的平均周期数 x CPU时钟周期) 即,可以优化性能就有了三个方面: 1.指令数,通过编译器将指定数减少,属于指令设计层面。...2.每条指定数的平均周期数,也叫作PCI(Cycles Per Instruction),通过提高CPU技术实现减少平均周期数,属于CPU设计层面。...3.CPU时钟周期,通过提升CPU的主频,获得更小的CPU时钟周期,属于电路硬件层面。 了解内容:这里会涉及晶振的概念,玩过单片机的都知道有个晶振的东西,CPU内部有个类似的东西。

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    振荡周期、时钟周期、机器周期、指令周期的区别与联系

    6N个状态周期=12N个节拍=12N个时钟周期=12N个振荡周期 时钟周期:一个脉冲所需要的时间,为时钟晶振频率的倒数 指令周期:执行一条指令所需要的时间,是从取指令、分析指令到执行完指令所需的全部时间...指令周期:指令周期执行某一条指令所消耗的时间,它等于机器周期的整数倍。传统的80C51单片机的指令周期大多数是单周期指令,也就是指令周期=机器周期,少部分是双周期指令。...现在(截止2012)新的单片机已经能做到不分频了,并且尽量单指令周期,就是指令周期=机器周期=时钟周期 以下内容转载自:https://blog.csdn.net/cll_caicai/article/...是CPU和其他单片机的基本时间单位。它可以表示为时钟晶振频率(1秒钟的时钟脉冲数)的倒数(也就是1S/时钟脉冲数,比如1/12MHz),对CPU来说,在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。...指令不同,所需的机器周期也不同,比如一个复杂指令可能需要很多个机器周期才能完成,而每个机器周期又由多个时钟周期完成。

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    CPU 执行程序的秘密,藏在了这 15 张图里

    上面的例子中,由于是在 32 位 CPU 执行的,因此一条指令是占 32 位大小,所以你会发现每条指令间隔 4 个字节。...程序执行的时候,耗费的 CPU 时间少就说明程序是快的,对于程序的 CPU 执行时间,我们可以拆解成 CPU 时钟周期数(CPU Cycles)和时钟周期时间(Clock Cycle Time)的乘积。...另外,换一个更好的 CPU,这个也是我们软件工程师控制不了的事情,我们应该把目光放到另外一个乘法因子 —— CPU 时钟周期数,如果能减少程序所需的 CPU 时钟周期数量,一样也是能提升程序的性能的。...对于 CPU 时钟周期数我们可以进一步拆解成:「指令数 x 每条指令的平均时钟周期数(Cycles Per Instruction,简称 CPI)」,于是程序的 CPU 执行时间的公式可变成如下: 因此...每条指令的平均时钟周期数 CPI,表示一条指令需要多少个时钟周期数,现代大多数 CPU 通过流水线技术(Pipline),让一条指令需要的 CPU 时钟周期数尽可能的少; 时钟周期时间,表示计算机主频,

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    『计算机的组成与设计』-处理器

    『计算机的组成与设计』-处理器 發佈於 2018-05-15 前面几篇我们说过,一台计算机的性能有三个关键因素决定: 指令数目,时钟周期长度和每条指令所需要的时钟周期数 CPI。...编译器和指令集决定了一个程序所需的指令数目,而处理器则决定了时钟周期长度和 CPI。 本篇通过一个基本 MIPS 实现,来了解实现一个处理器所需要的原理和技术。...实现每条指令的前两步是一样的: 程序计数器(PC)指向指令所在的储存单元,从中取出指令。 通过指令,读取一个或两个寄存器。对于取字指令,只需读取一个寄存器,其他大多数指令需要读取两个寄存器。...这两步之后的步骤取决于具体的指令类型,详见建立数据通路的基本原则 处理器的设计步骤 分析指令系统,得出对数据通路的需求 为数据通路选择合适的组件 连接组件建立数据通路 分析每条指令的实现,以确定控制信号...指令需求分为: 所有指令的共同需求 不同指令的不同需求 所有指令的共同需求 取指令 PC 的内容就是指令的地址 用 PC 的内容作为地址,访问指令存储器获取指令编码 更新 PC 顺序执行: PC

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    计算机组成原理:第一章 计算机系统概论

    主频/时钟周期:CPU的工作节拍受主时钟控制,主时钟不断产生固定频率的时钟,主时钟的频率(f)叫CPU的主频。度量单位是MHz(兆赫兹)、GHz(吉赫兹)。...主频的倒数称为CPU时钟周期(T),T=1/f, 度量单位是μs、ns。...CPU执行时间:表示CPU执行一般程序所占用的CPU时间,可用下式计算: CPU执行时间 = CPU时钟周期数 * CPU时钟周期 CPI:表示每条指令周期数,即执行一条指令所需的平均时钟周期数...用下式计算: CPI = 执行某段程序所需的CPU时钟周期数 + 程序包含的指令条数 MIPS (Million Instructions Per Second)的缩写,表示平均每秒执行多少百万条定点指令数...1.计算程序 每一个基本操作称为一条指令,一串特定的指令序列称为某问题的计算程序,简称程序。 2.指令的形式 指令的内容由两部分组成:操作的性质和操作数的地址,前者为操作码,后者为地址码。

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    指令周期的四个阶段_总线周期和时钟周期

    时钟周期 时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解,时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12 us),是计算机中最基本的、最小的时间单位。...在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机,若采用了1MHZ的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250ns。...但是,由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同,所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。...指令周期 指令周期是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成。指令不同,所需的机器周期数也不同。...对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。

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    arm和mips架构区别_arm架构详解

    32bit,即每条指令占用32为的存储空间 Thumb指令集16bit 注意: Thumb指令集不是完整的指令集,它是ARM指令集的子集。...取指部件完成从存储器装载一条指令, 通过译码部件产生下一周期数据路径需要的控制信号,完成寄存器的解码, 再送到执行单元完成寄存器的读取、ALU运算及运算结果的写回,需要访问存储器的指令完成存储器的访问...把三级流水线中的执行单元进一步细化,减少了在每个时钟周期内必须完成的工作量,进而允许使用较高的时钟频率,且具有分开的指令和数据存储器,减少了冲突的发生,每条指令的平均周期数明显减少。...图1给出了流水线的最佳运行情况,图中的MOV、ADD、SUB指令为单周期指令。从T1开始,用3个时钟周期执行了3条指令,指令平均周期数(CPI)等于1个时钟周期。...因此处理器用8个时钟周期执行了6条指令,指令平均周期数(CPI)=1.3个时钟周期。

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    CUDA优化冷知识24|函数和指令使用的选择和优化

    这一系列文章面向CUDA开发者来解读《CUDA C Best Practices Guide》 (CUDA C最佳实践指南)。...上一次我们讲到:CUDA优化冷知识23|如何执行配置优化以及对性能调优的影响 今天的主要内容是手册里面,对一些函数和指令使用的选择和优化。大致分为普通的计算函数/指令,和访存相关的方面。...指令(1):用LEA指令计算p的低32位地址累加i左移3位 指令(2):如果有进位溢出,p高32位+1 我们的GPU是32位机,只能每次进行32位整数运算,对于这p[i * 8]形式的64-bit最终地址计算...这样有了来回转换doublefloat的指令开销,也有了慢速的double指令计算的开销。...(2)CUDA编译器实际上是一个C++编译器,在math_functions.h之类的头文件里面,有C++风格的重载。

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    AI异常计算点的监控调度

    二、CPI 弹性平台中的设备都是在线业务与计算业务混部,尤其是AI计算,cpu时间片可完全吃满,利用率持续100%,但利用率反映的是当前机器在某个时间点的运行情况,并不能用于度量程序指令的cpu消耗,因此弹性平台需量化一个指标反映每条程序指令的执行耗时...CPI的全称:Clock cycles Per Instruction,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数。...从cpi角度计算程序执行的cpu周期,参考如下公式: C表示指令数,假设程序的指令数一定,程序耗费在cpu上的周期数,取决于cpi值,cpi值越大,时钟周期数越多,反映到业务层的耗时也就越久。...五、总结 平台基于cpi构建的模型监控调度异常点,但由于在线业务的业务量、业务模型、网络环境的变化,会使cpi模型可用性降低。模型需动态更新,可持续性的描述现网业务的运行状态。...对此,弹性平台正在做cpi异常告警数据的收集分析,并结合业务侧的时延不断的修正模型。

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    AI 异常计算点的监控调度

    该平台是根置于架平存储设备搭建而成,建设中最突出的问题是如何发现并调度异常计算点,本文从cpi的角度来介绍弹性平台的解决之道。...二、CPI 弹性平台中的设备都是在线业务与计算业务混部,尤其是AI计算,cpu时间片可完全吃满,利用率持续100%,但利用率反映的是当前机器在某个时间点的运行情况,并不能用于度量程序指令的cpu消耗,因此弹性平台需量化一个指标反映每条程序指令的执行耗时...CPI的全称:Clock cycles Per Instruction,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数。...从cpi角度计算程序执行的cpu周期,参考如下公式: C表示指令数,假设程序的指令数一定,程序耗费在cpu上的周期数,取决于cpi值,cpi值越大,时钟周期数越多,反映到业务层的耗时也就越久。...五、总结 平台基于cpi构建的模型监控调度异常点,但由于在线业务的业务量、业务模型、网络环境的变化,会使cpi模型可用性降低。模型需动态更新,可持续性的描述现网业务的运行状态。

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    重学计算机组成原理(二)- 制定学习路线,攀登“性能”之巅

    所以,我们需要对“时间”这个我们可以感知的指标进行 2.2 CPU时间拆解 程序的CPU执行时间=CPU时钟周期数×时钟周期时间 时钟周期时间 你在买电脑的时候,一定关注过CPU的主频 我手头的这台电脑就是...回顾之前的CPU执行时间的公式程序的CPU执行时间=CPU时钟周期数×时钟周期时间 最简单的提升性能方案,自然缩短时钟周期时间,也就是提升主频。 换句话说,就是换一块好一点的CPU。...不过,这个是我们这些底层的研发人员控制不了的,所以我们就把目光挪到了乘法的另一个因子——CPU时钟周期数上。 如果能够减少程序需要的CPU时钟周期数量,一样能够提升程序性能。...对于CPU时钟周期数,我们可以再做一个分解,把它变成CPU时钟周期数 = 指令数×每条指令的平均时钟周期数(Cycles Per Instruction,简称CPI)不同的指令需要的Cycles是不同的...每条指令的平均时钟周期数CPI 一条指令到底需要多少CPU Cycle。

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    存储器体系结构学习笔记

    其中,缺失率表示存储器访问指令中会产生cache缺失的百分比;缺失代价表示发生cache缺失后为了解决缺失需要消耗的平均时钟周期数。...另一种度量指标与时钟周期无关,即为每条指令的平均缺失数: ?...(每千条指令) 43.3 统一缓存数据访问额外需要时钟周期数 1 存储器访问中指令引用占比 74% 命中周期数/缺失代价 1/100 指令中数据传输指令占比 36% 需要注意的是,缺失数指的是对于所有指令而言产生存储器缺失的次数...一般认为缓存命中时间作为CPU执行时钟周期数的一个部分,考虑一个以下参数的缓存: 参数 数值 CPU执行周期数 1 缺失代价 200 平均缺失率 2% 每条指令的存储器引用数 1.5 平均缓存缺失数(千条指令...缓存访问流水化 该方法也为了降低命中时间,其将命中时间分散到多个时钟周期中,缩短了时钟周期并提高了带宽(时钟周期提高),但是增加了发出载入指令到获取到数据的时钟周期数,增加了分支预测错误代价。

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