CPU性能衡量参数-主频，MIPS，CPI，时钟周期，机器周期，指令周期

1，主频

主频 = 时钟频率，它是指CPU内部晶振的频率，常用单位为MHz，它反映了CPU的基本工作节拍;

时钟频率又称主频，它是指CPU内部晶振的频率，常用单位为MHz，它反映了CPU的基本工作节拍;

2，时钟周期

时钟周期 t =1/

f; 主频的倒数

3，机器周期

机器周期 = m*t ;一个机器周期包含若干个时钟周期

4，指令周期

指令周期 = m*t*n;

执行一条指令所需要的时间，一般包含若干个机器周期

5，CPI

CPI = m*n;  平均每条指令的平均时钟周期个数

指令周期 = CPI×机器周期 =

n(CPI=n)×m×时钟周期=nm/主频f, 注意指令周期单位是s或者ns，CPI无量纲

参考：https://en.wikipedia.org/wiki/Cycles_per_instruction

6，MIPS(MillionInstructions Per Second)

MIPS = 每秒执行百万条指令数 =

1/(CPI×时钟周期)= 主频/CPI

MFLOPS 每秒百万浮点运算次数。

表示秒钟所能执行的指令条数，对于微型计算机可用CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期来衡量。

包含关系：指令周期通常用若干个机器周期来表示，在机器语言中，使用执行一条指令所需要的机器周期数来说明指令执行的速度。而机器周期又包含若干个时钟周期。时钟周期是最基本的操作单位。

参考： https://en.wikipedia.org/wiki/Instructions_per_second

注意：计算机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条数来表示。由于不同类型的指令所需时间长度不同，因而运算速度的计算方法也不同。例如，根据不同类型的指令出现的频度，乘上不同的系数求得统计平均值，得到平均运算速度。这种方法用MIPS(Millions

of Instruction Per Second)作单位，即每秒百万条指令。

又如，直接给出CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期。周期一般以MHz为单位。主频即计算机的时钟频率，它在很大程度上决定了主机的工作速度。例如，型号为486DX-133的微型计算机，表明它的CPU型号为486，DX为含浮点处理器，数字133的含义是主频为133MHz。

题：

若某处理器的时钟频率为500MHz，每4个时钟周期组成一个机器周期，执行一条指令需要3个机器周期，则该处理器的一个机器周期▁8▁ns，平均执行速度为▁42▁MIPS

解析如下：

时钟周期T等于主频的倒数，即T=1/500MHz=1/(0.5×10的9次方Hz)=2 ns，机器周期等于4个时钟周期即=4T=4×2

ns=8

ns，每条指令的时钟周期数CPI=3×4=12，则平均速度为：f/(CPI×10的6次方)=(500×10的6次方)/(12×10的6次

方)=500/12=41.6≈42MIPS.计算主频的倒数时要注意把主频的MHz换算成Hz即500后面加6个0=500×10的6次方=0.5×10的9次方，1/10的9次方

Hz=1ns

每条指令的时钟周期数CPI=3×4=12，执行一条指令需要3个机器周期数，一个机器周期包含4个时钟周期，所以CPI=3×4=12，这里计算

的都是周期的个数，和具体的时间ns纳秒没有关系，若带上具体的时间，一个时钟周期T=2ns，一个机器周期就是2×4=8ns，执行一条指令需要三个机

器周期得出执行一条指令需要的具体时间为3×8=24ns，执行每条指令的需要的时钟周期数CPI换句话说就是把执行每条指令需要的时间24ns换算成时

钟周期个数表示，为多少个时钟周期个数?时钟周期是最基本的时间操作单位，500MHz主频的处理器一个时钟周期为2ns，24ns等于多少个时钟周期？24/2=12个时钟周期，即那一句：“每条指令的时钟周期数CPI=12”。