1.4 计算机系统性能评价

计算机性能的测试

吞吐率（Throuhput） 和 响应时间（Response Time） 是考量一个计算机系统性能的两个基本指标。

吞吐率表示在单位时间内所完成的工作量，类似的概念是 带宽（Bandwidth） ，它表示单位时间内所传输的信息量。

响应时间是指从作业提交开始到作业完成所用的时间，类似的概念是执行时间（Execution time）和等待时间（Latency）。

通常情况下使用执行时间来衡量计算机性能，而执行时间分为两部分，即CPU时间和其它时间。

1、CPU时间：

• 用户CPU时间，指真正用于运行用户程序代码的时间。

• 系统CPU时间，指为了执行用户程序而需要CPU运行操作系统程序的时间

2、其它时间：

• 指等待I/O操作完成的时间或CPU用于执行其它用户程序的时间。

注意

计算机系统的性能评价主要考虑的是CPU性能。
CPU性能指用户CPU时间，它只包含CPU运行用户程序代码的时间。

在对CPU时间进行计算时需要用到以下几个重要的概念和指标：

时钟周期：CPU主脉冲信号，其宽度称为时钟周期。用于同步控制信号。

时钟频率：即CPU主频，是CPU时钟周期的倒数。

CPI：表示执行一条指令所需的时钟周期数。指令不同，CPI也会不同，此时CPI是确定的值，但对于一个程序或者机器而言，CPI是一个平均值。

## 计算用户CPU时间:
用户CPU时间 = 程序总时钟周期数 ÷ 时钟频率 = 程序总时钟周期数 × 时钟周期

## 同样可得知
程序总时钟周期数 = 程序总指令条数 × CPI

如果已知程序中有 n种 不同类型指令，第 i 种指令的条数和CPI分别为 Ci 和 CPIi，则相关计算公式可以为：

$$\text{程序总时钟周期数}=\sum _{i=1}^n({CPI}_i\times C_i)$$

程序的综合CPI也可由以下公式求得，其中，Fi 表示第 i 种指令在程序中所占比例。

$$\text{CPI}=\sum _{i=1}^n({CPI}_i\times F_i)=\text{程序总时钟周期数}÷\text{程序总指令条数}$$

因此，若程序综合CPI和指令条数，则可用下列公式计算用户CPU时间。

用户CPU时间 = CPI × 程序总指令条数 × 时钟周期

用指令执行速度进行性能评估

用基准程序进行性能评估