文章目錄

• 體系設計的定量原理
• • 加快經常性事件速度
  • • Amdahl定律
    • CPU效能公式
• 訪問區域性性原理

體系設計的定量原理

加快經常性事件速度

• 可以提高計算機整體效能

Amdahl定律

系統的某個部件由於採用更快的執行方式後，整個系統的效能提高
整體效能 與 這種執行方式的使用頻率 or 佔總執行時間 的比例有關

物理意義：可以告訴我們一項改進措施可以使整個系統的效能提高多少

例題：

CPU效能公式

一些概念：

• 時鐘週期：計算機執行週期，表示程式執行時間
• 每個指令的平均週期數CPI：= CPU時鐘週期數目 / IC ------一個程式中包含多個指令，不同指令可擁有不同時間週期數，多個指令的時間週期數的平均值就是CPI
• 指令的條數：IC

CPU時間 = CPU時鐘週期數 / 頻率
CPU時間 = CPU時鐘週期數 * 時鐘週期長
CPU時間 = (IC * CPI) * CPU週期

• 時鐘週期長：大多數計算機時鐘速度是固定的

總結：CPU時間取決於3個因素：1、 CPU指令條數 2、時鐘頻率 3、每條指令所花的時鐘週期數

CPU時鐘週期總數的方法：
CPU時鐘週期數 = 求和（CPI * I）
注：I–指令i所需的平均時鐘週期數

提高CPU效能:

1. 降低CPI： 方式提高時鐘頻率，BUT這屬於元件上的改進很難
2. 增加流水線：BUT工藝上有很大的困難
3. 針對部分指令設計專門的部件，使得原部件和新的部件並行執行
   
   

訪問區域性性原理

1. 時間區域性性：最近或將來訪問的指令或資料
2. 空間區域性性：地址鄰近的地方容易訪問