计算机组成原理一——计算机的基本概念（Amdahl定律&CPU性能公式）&指令系统
博主计组相关章节目录
计算机组成原理一——计算机的基本概念（Amdahl定律&CPU性能公式）&指令系统&总线&流水线性能(吞吐率&加速比&效率)
计算机组成原理二——RISC指令&Mips指令集（三类指令&指令周期&相关）&指令调度（执行分支指令&三种分支延迟槽调度方法）
计算机的基本概念
指令
指 令 = 操 作 字 段 ( O P ) + 地 址 码 ( A D D R ) 指令=操作字段(OP)+地址码(ADDR) 指令=操作字段(OP)+地址码(ADDR)
程序起始地址置 P C PC PC
系列机
A m d a h l Amdahl Amdahl定律
CPU性能公式
一个程序所花的 C P U CPU CPU时间 ( T ) (T) (T)可以用两种方法表示：
系统结构的评价标准
评价一个计算机系统结构好坏的标准主要是性能和成本两个指标，衡量机器性能的唯一固定且可靠的标准就是真正执行程序的时间
等效指令速度
指令系统
指令系统是计算机产业的枢纽，控制生态，指令系统决定系统性能和实现复杂性
主流指令系统
指令系统的设计与优化
指令组成
指 令 = 操 作 码 + 地 址 码 指令=操作码+地址码 指令=操作码+地址码
指令系统的优化
用最短的位数表示指令的操作信息和地址信息，使得程序中指令的平均字长最短
指令字格式的优化
缩短地址码
地址码优化
指令字格式的优化
总线
总线概述
基本概念
总线标准
总线与接口的区别
总线特性
总线的主要性能参数
总 线 的 数 据 传 输 速 率 = ( 总 线 宽 度 / 8 位 ) ∗ 主 线 频 率 总线的数据传输速率=(总线宽度/8位)*主线频率 总线的数据传输速率=(总线宽度/8位)∗主线频率
总线分类
流水线性能分析
吞吐率(TP):单位时间完成的任务数
最大吞吐率
T P m a x = 1 m a x { Δ t i } TP_{max}=\frac {1}{max\{\Delta t_i\}} TPmax=max{Δti}1
实际吞吐率
T 流 水 = m Δ t 0 + ( n − 1 ) Δ t 0 T P = n T 流 水 T_{流水}=m\Delta t_0+(n-1)\Delta t_0 \\ TP=\frac{n}{T_{流水}} T流水=mΔt0+(n−1)Δt0TP=T流水n
m为功能段数，即程序共有多少步骤，n为任务数，即一个步骤对应多少条指令。
加速比( S p S_p Sp):平均每个 Δ t \Delta t Δt里几个指令运行
S = m n m + n − 1 S=\frac{mn}{m+n-1} S=m+n−1mn
非流水可以理解为每次执行完指令的空闲时间，m个步骤，每个步骤会有n个小指令，就会有 m n mn mn个空闲时间，即 m n Δ t mn\Delta t mnΔt
效率( E E E)：运行的周期数占所有满转的百分之多少
E = n Δ t 0 T 流 水 = n m + n − 1 E=\frac{n\Delta t_0}{T_{流水}}=\frac {n}{m+n-1} E=T流水nΔt0=m+n−1n
假设只有一个周期，可以理解为长度为红圈，有效工作为橘色圈，无效为绿色圈。
