10的9次方是多少

CPU性能衡量参数-主频，MIPS，CPI，时钟周期，机器

周期，指令周期

原⽂地址：

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

6，MIPS(MillionInstructionsPerSecond）

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。

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(MillionsofInstructionPerSecond)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）=2ns，机器周期等于4个时钟周期即=4T=4×2ns=8ns，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”。

另⼀个例⼦：

A40-processorwasudtoexecuteawiththefollowinginstructionmixandcount:

InstructiontypeInstructioncountClockcyclecount

Integerarithmetic450001

Datatransfer320002

Floatingpoint150002

Controltransfer80002

DeterminetheeffectiveCPI,rate,andexecutiontimeforthisprogram.

Totalinstructioncount=100000.

CPI=(45000*1+32000*2+15000*2+8000*2)/100000=155000/100000=1.55.

MIPS=clockfrequency/(CPI*1000000)=(40*1000000)/(1.55*1000000)=25.8.

Therefore:

Executiontime(T)=CPI*Instructioncount*clocktime=CPI*Instructioncount/frequency=1.55*100000/40000000=1.55/400=3.87ms.

IPS演进时间表

处理器IPSIPS/MHz年份来源

笔算(⽤于⽐较)0.0119IPSn/a1892

92kIPSat740kHz0.1241971

model158-31MIPS11972

640kIPSat2MHz0.32MIPS/MHz1974

500kIPS0.51977

1MIPSat8MHz0.125MIPS/MHz1979

2.66MIPSat12MHz0.22MIPS/MHz1982

4MIPSat20MHz0.2MIPS/MHz1984

4MIPSat8MHz0.5MIPS/MHz1986

11MIPSat33MHz0.33MIPS/MHz1987

8.5MIPSat25MHz0.34MIPS/MHz1988

44MIPSat40MHz1.1MIPS/MHz1990

54MIPSat66MHz0.818MIPS/MHz1992

88MIPSat66MHz1.33MIPS/MHz1994

541MIPSat200MHz2.705MIPS/MHz1996

35.9MIPSat40MHz0.897MIPS/MHz1996

525MIPSat233MHz2.253MIPS/MHz1997

80MIPSat50MHz1.6MIPS/MHz1999

1,354MIPSat500MHz2.708MIPS/MHz1999

760MIPSat400MHz1.9MIPS/MHz2000IntegratedCommunicationsProcessors

3,561MIPSat1.2GHz2.967MIPS/MHz2000

5,935MIPSat2.0GHz2.967MIPS/MHz2002

9,726MIPSat3.2GHz3.039MIPS/MHz2003

2,000MIPSat1.0GHz2.0MIPS/MHz2005

12,000MIPSat2.8GHz4.285MIPS/MHz2005

14,564MIPSat2.0GHz7.282MIPS/MHz2005

19,200MIPSat3.2GHz2.0MIPS/MHz2005

(only)10,240MIPSat3.2GHz3.2MIPS/MHz2006

18,938MIPSat2.6GHz7.283MIPS/MHz2006

27,079MIPSat2.93GHz9.242MIPS/MHz2006

49,161MIPSat2.66GHz18.481MIPS/MHz2006

8,800MIPSat2.0GHz4.4MIPS/MHz2007

59,455MIPSat3.2GHz18.580MIPS/MHz2008

76,383MIPSat3.2GHz23.860MIPS/MHz2008

42,820MIPSat3.0GHz14.273MIPS/MHz2009

处理器IPSIPS/MHz年份来源

Timelineofinstructionspercond

ProcessorDhrystoneMIPS

DIPS/clockcyclesper

cond

DIPS/clockcyclespercond/Cores

perdie

YearSource

92kIPSat740kHz

(NotDhrystone)

0.10.11971

model

158-3

1DhrystoneMIPS1.00.11972

500kIPSat2MHz

(NotDhrystone)

0.30.31974

500kIPSat1MHz

(NotDhrystone)

0.50.51975

500kIPSat5MHz

1DhrystoneMIPS

0.20.21977

1MIPSat8MHz

(NotDhrystone)

0.10.11979

2.66MIPSat12.5MHz0.20.21982

4MIPSat20MHz0.20.21984

11.4MIPSat33MHz0.30.31985

4MIPSat8MHz0.50.51986

11MIPSat33MHz0.30.31987

44MIPSat40MHz1.11.11990

300MIPSat150MHz2.02.01992

54MIPSat66MHz0.80.81992

88MIPSat66MHz1.331.331994

188MIPSat100MHz1.881.881994

5MIPSat20MHz0.250.251995

16MIPSat16MHz111996

35.9MIPSat40MHz0.90.91996

541MIPSat200MHz2.72.71996

525MIPSat233MHz2.32.31997

80MIPSat50MHz1.61.61999

2,054MIPSat600MHz3.43.41999

760MIPSat400MHz1.91.92000

IntegratedCommunications

Processors

3,561MIPSat1.2GHz3.03.02000

7,527MIPSat1.83GHz4.14.12003

9,726MIPSat3.2GHz3.03.02003

356MIPSat233MHz1.51.52004

1MIPSat4MHz0.250.252004

125MIPSat100MHz1.251.252004

/f190MIPSat165MHz1.131.132004

2,000MIPSat1.0GHz2.02.02005

1,799MIPSat1.3GHz1.41.42005

12,000MIPSat2.8GHz4.34.32005

14,564MIPSat2.0GHz7.33.62005

19,200MIPSat3.2GHz6.02.02005

(only)10,240MIPSat3.2GHz3.23.22006

18,938MIPSat2.6GHz7.33.62006

27,079MIPSat2.93GHz9.24.62006

49,161MIPSat2.66GHz18.44.62006

604MIPSat400MHz1.511.512006

450MIPSat270MHz1.661.662006

1,370MIPSat600MHz2.32.32007

3,084MIPSat1.8GHz4.44.42007

59,455MIPSat3.2GHz18.64.62008

82,300MIPSat2.66(Turbo

2.93)GHz

30.97.72008

ProcessorDhrystoneMIPS

DIPS/clockcyclesper

cond

DIPS/clockcyclespercond/Cores

perdie

YearSource

3,846MIPSat1.6GHz2.41.22008

45MIPSat50MHz0.90.92009

5,000MIPSat1.0GHz5.02.52009

10,000MIPSat1.6GHz6.253.1252011

42,820MIPSat3.0GHz14.33.52009

78,440MIPSat3.3GHz23.73.92010

35,000MIPSat2.5GHz14.03.52010

147,600MIPSat3.33GHz44.77.462010

128,300MIPSat3.4GHz37.79.432011

92,100MIPSat2.93GHz31.47.852011

108,890MIPSat3.6GHz30.23.782011

515MIPSat412MHz1.251.252002

2,850MIPSat1.5GHz1.91.92011

2,100MIPSat1GHz2.12.12008

9,900MIPSat1.5GHz6.63.32011

177,730MIPSat3.33GHz53.38.892011

ProcessorDhrystoneMIPS

DIPS/clockcyclesper

cond

DIPS/clockcyclespercond/Cores

perdie

YearSource