2.9G Hz,即每秒进行2.9G次运算(即29亿次)
几个命令
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us: 用户使用的cpu
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sy: 系统(内核)使用的cpu
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id: idle,即空闲cpu
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wa: 等待I/O的cpu
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st: 开虚拟机后会有的一个指标,即虚拟机的cpu使用率
一个进程拥有一整套虚拟地址空间,该进程的所有线程都共享该地址空间.
线程是CPU运算的最小单位.CPU不关注是哪个进程,只是轮换着线程来运行,不需要知道该线程属于哪个进程.
线程的五种状态:
只有运行中
占用CPU资源,其他包括阻塞状态,都不占用CPU资源.
使用线程池 ,可以优化线程创建/销毁
带来的性能损耗(申请cpu计算资源需进入内核态)
协程是用户自定义的线程,不需要进入内核态进入申请计算资源.(这里的用户就是指应用程序及编程语言了..)
CPU性能衡量参数
主频
主频 又称时钟频率,指CPU内部晶振的频率,常用单位为MHz或GHz,它反映了CPU的基本工作节拍;
一般用 f 表示 (frequency)
时钟周期
时钟周期 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> t = 1 f t = \frac{1}{f} </math>t=f1
即 时钟周期 = 主频的倒数
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
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
CPI
CPI = m*
n;
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
MIPS(MillionInstructions Per Second)
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(Millions of Instruction Per Second)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。
例题
<1>: 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)=2 ns,机器周期等于4个时钟周期即=4T=4×2 ns=8 ns,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"。
<2>:某计算机系统的CPU主频为2.8GHz。某应用程序包括3类指令,各类指令的CPI(执行每条指令所需要的时钟周期数)及指令比例 如下表所示。
执行该应用程序时的平均CPI为( );
A、25 B、3 C、3.5 D、4
运算速度用MIPS表示,约为( )。
A、700 B、800 C、930 D、1100
解:
(1) 求 平均CPI,即对列出的CPI求平均数
4*
35% + 2*
45% + 6*
20% = 3.5
(2) 求MIPS,即每秒执行的百万条指令数
根据第一问CPI,每条指令需要的时钟周期为4,每个时钟周期为主频的倒数,即1/2.8G秒,则每条指令需要时间3.5/2.8G秒。
每秒执行指令数为1/(3.5/2.8G)=2.8G/3.5=0.8G=800M
。
(1M=106,1G=109)
拓展阅读: