一、MAR
- 容量计算原理：MAR（地址寄存器）的位数决定存储单元数量，32位MAR最多可表示232个存储单元地址
- 实际容量说明：MAR位数反映的是理论最大容量，实际安装容量可能小于最大值（如32位MAR可能只安装1GB内存）
二、MDR
位宽决定存储粒度：MDR（数据寄存器）的位数决定每个存储单元存放的比特数，8位MDR表示每单元存8bit
三、n个二进制位能表示出多少种不同的状态
需要记住1到10次方
四、CPU的性能指标
4.1 CPU主频
- 定义：数字脉冲信号的振荡频率（如3.6GHz）
- 作用类比：如同广播体操口令，协调CPU内部部件的工作节奏
- 性能影响：相同架构下主频越高性能越强，但非唯一决定因素
4.2 CPU时钟周期
- 基本关系：时钟周期 = 1/主频（单位微秒/纳秒）
- 执行基础：每个时钟周期完成一个基本操作步骤
4.3 CPI(Clock cycle Per Instruction)执行一条指令所需的时钟周期数
取数指令为例
- 动态特性：不同指令CPI不同（如取数9周期，乘法11周期）
- 影响因素：包括指令类型、硬件实现、内存状态等
- 平均意义：实际使用中多采用平均CPI值进行计算
4.4 例题计算（常考）CPU执行时间(整个程序的耗时）
4.4 IPS(Instructions Per Second ) 每秒执行多少条指令
4.5 FLOPS(Floating-point Operations Per Second):每秒执行多少次浮点运算
五、区别文件大小和数据处理速率
文件大小
数据处理速率
六、系统整体的性能指标 – 静态指标
1. 数据通路带宽
- 定义：数据总线一次所能并行传送信息的位数，各硬件部件通过数据总线传输数据
- 影响：直接影响硬件部件间数据传输效率。例如8位带宽传输16位数据需要2次操作，比单次传输更慢
- 组成部件：涉及CPU（含ACC、MQ、IR、CU控制单元、PC）、运算器、控制器、主存储器等组件的数据交互
2. 吞吐量
- 定义：系统单位时间内处理请求的数量，是抽象概念（可指单条指令或完整程序）
- 示例：淘宝服务器每秒处理的HTTP请求数；食堂师傅单位时间完成的打饭请求数
- 关键因素：主要取决于主存存取周期，包括：信息输入内存速度、CPU取指令速度、内存存取数据速度、结果输出到外设速度
3. 响应时间
- 定义：从用户发送请求到系统响应并获得结果的总等待时间
- 生活案例：电脑右键菜单弹出延迟；朋友间消息回复间隔时间
- 计算机影响因素：涉及内存访问、指令执行、I/O操作等多个环节耗时
七、系统整体的性能指标（动态测试）- 动态指标
基准程序
- 本质：预先设计的测试程序（如鲁大师），包含特定指令组合和出现频率
- 原理：通过测量程序运行耗时给出综合评分，用于横向比较不同计算机性能
- 局限性：测试结果受程序指令组合影响，不能完全代表实际应用场景表现（如显卡测试程序不反映非图像处理性能）
八、思考题
- 主频与速度关系：
- 反例1：2GHz CPU（10周期/指令）实际慢于1GHz CPU（1周期/指令）
- 反例2：即使CPI相同，指令系统差异（如是否支持乘法指令）也会影响实际性能
- 基准程序可信度：测试结果具有场景局限性，不能盲目相信跑分结果
九、知识回顾
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