"系统结构的评价标准-计算机体系结构"
计算机体系结构是研究计算机硬件与软件之间接口的设计和实现的学科。在这个领域中,评价一个系统结构的重要标准通常包括性能、MIPS(每秒百万条指令数)、MFLOPS以及SPEC测试等。
1. 性能
性能是衡量计算机系统效率的关键指标,它涉及到计算机执行任务的速度和能力。在计算机体系结构中,性能的度量通常是基于每秒执行的指令数,即MIPS(Millions of Instructions Per Second)。计算公式为 MIPS = IC / (CPI * IC * T * 10^6),其中IC表示每秒执行的指令数,CPI是每条指令平均的时钟周期数,T是时钟周期时间。
2. MIPS
MIPS是评估处理器性能的常用指标,但它存在一些局限性:
- MIPS依赖于指令集:不同的指令集可能导致不同的MIPS值,即使它们的绝对速度相似。
- 在同一台机器上,MIPS值会因程序的不同而变化,因为不同程序的指令复杂性和优化程度可能有很大差异。
- MIPS并不总是反映实际性能:例如,在某些情况下,减少ALU操作可能会提高MIPS,但可能并不会提升整体性能,因为其他操作可能变得更关键。
3. MFLOPS
MFLOPS(Millions of Floating-Point Operations Per Second)是衡量浮点运算性能的标准,它比MIPS更关注于数学运算。MFLOPS考虑了浮点运算的执行,这在科学计算中尤其重要。然而,MFLOPS同样不是完全可靠的性能指标,因为不同的计算机可能支持不同的浮点运算集。例如,某些系统可能不支持除法指令,而另一些则有。
4. SPEC测试
SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation)是一套广泛使用的基准测试,用于比较不同计算机系统的性能。它包含了一系列的CPU和系统级基准,可以更全面地反映出计算机的实际性能。
课程设置方面,这门关于计算机体系结构的课程包含60个学时,主要通过授课和小测验、作业相结合的方式进行教学,评分标准为考试占80%,小测验10%,作业10%。教材推荐了张晨曦的《计算机体系结构》以及John L. Hennessy和David A. Patterson的相关著作。
计算机食物链的变化主要由性能和价格两个因素驱动。随着电路技术如CMOS VLSI的发展,器件性能提升且成本降低,使得低端产品也能提供更好的性能。此外,RISC(Reduced Instruction Set Computer)、Superscalar、VLIW(Very Long Instruction Word)等技术的应用,以及RAID(Redundant Array of Independent Disks)等存储技术的出现,都促进了计算机性能的提升。价格方面,开发周期的缩短、CMOS VLSI带来的组件减少、大规模生产和系列机概念的实施,降低了制造成本,使得计算机更加普及。