性能指标

  1. 响应时间（Response time）、执行时间（Execution time）
    • 执行一个程序，需要花多少时间
  2. 吞吐率（Throughput）、带宽（Bandwidth）
    • 单位时间范围内，能处理多少数据或执行多少指令，可以通过多核、集群等方式来提升吞吐率
  3. 性能 = 1/响应时间

CPU时钟

  1. time命令
    • real time
      • Wall Clock Time/Elapsed Time，运行程序整个过程中流逝掉的时间
    • user time
      • 在用户态运行指令的时间
    • sys time
      • 在操作系统内核里运行指令的时间
  2. 程序实际花费的CPU执行时间：CPU time = user time + sys time
  3. 程序实际占用的CPU time一般比Elapsed Time少（单核情况下）
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$ time seq 1000000 | wc -l
1000000

real    0m0.024s
user    0m0.018s
sys    0m0.005s
  1. 程序实际花了0.024s，CPU time只有0.018s+0.005s=0.023s
  2. 如果在一台多核或多CPU的机器上运行，seq和wc可能会被分配到两个CPU上
    • user和sys是两个CPU相加的，而real是现实时钟里走过的时间
    • 极端情况下（两个命令完全并行），user + sys ≈ real × 2

时钟周期时间

1
2
CPU time = 时钟周期时间（Clock Cycle） × CPU时钟周期数（CPU Cycles）
         = 时钟周期时间（Clock Cycle） × 指令数 × 每条指令的平均周期数（Cycles Per Instruction，CPI）
  1. CPU主频 – 2.8GHz
    • 代表CPU能够识别出来的最小时间间隔
    • CPU内部，存在一个晶体振荡器，简称晶振
    • 时钟周期时间为1/2.8GHz
  2. 提升性能的方向
    • 缩短时钟周期时间
      • 提升主频（超频或换CPU）
    • 降低CPI
      • 流水线技术（Pipeline）
    • 减少指令数
      • 编译器的挑战

参考资料

深入浅出计算机组成原理