计算机组成原理：CPU性能指标-CPI与MIPS

在《计算机组成原理》第一章"CPU的性能"中，主要内容聚焦于衡量CPU性能的关键指标。首先，程序执行过程中所处理的指令数量（Instruction Count, IC）是评估CPU处理能力的一个基础参数，它反映了CPU在单位时间内能执行的指令数目，直观地体现了CPU的计算密集度。然而，仅仅依赖指令数量并不能全面反映CPU性能，因为不同复杂度的指令可能耗费的时钟周期不同。 因此，引入了CPI（Cycles Per Instruction，指令周期数）的概念，即每条指令执行所需的平均时钟周期数。CPI是一个更为细致的性能指标，它结合了指令数量和执行效率，能够更准确地反映CPU在实际工作中的执行速度。低CPI意味着CPU在完成任务时所需的时间更少，效率更高。 此外，章节还讨论了两种不同的CPU架构设计理念，RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机）和CISC（Complex Instruction Set Computing，复杂指令集计算机），它们分别强调简洁高效的指令集和复杂但功能强大的指令集。理解这两种设计对于评估CPU性能和优化系统架构至关重要。 整个章节围绕计算机硬件/软件接口展开，探讨了指令系统的构成，包括不同类型的指令（如算术、逻辑指令和转移指令）、寻址方式，以及汇编语言和机器码之间的转换。这些内容对理解CPU内部工作原理和编程实现有着基础性的作用。 后续章节进一步深入到数据的表示、转换与运算，处理器设计中的数据通路与控制器，以及单个组件如加法器和乘法器的设计。这些部分不仅涵盖了CPU核心组件的工作原理，还涉及到了算法分析和硬件优化技巧。 考核方式方面，课程成绩由笔试、实验项目、课程综合设计、平时作业和技术文献综述报告，以及课堂参与情况等多个部分组成，体现出教学实践与理论知识的结合。学习这门课程时，理解并掌握这些知识点，以及相关实验技能，将有助于提升CPU性能的理解和实际应用能力。