CPU性能指标

1，主频率

主频率=时钟频率，是指CPU中晶体振荡器的频率，常用单位为MHz，反映了CPU的基本工作节拍；

时钟频率也称为主频率，它是指CPU中晶体振荡器的频率，常用单位是MHz，反映了CPU的基本工作节拍；

2，时钟周期

时钟周期t = 1 / f;主频率的倒数

3，机器周期

机器循环A = m * t;一个机器周期包含几个时钟周期

4，指令周期

指令周期B = m * t * n;执行一条指令所需的时间，通常包含几个机器周期

5，CPI

CPI = m * n;每条指令的平均时钟周期平均数

指令周期B = CPI×机器周期= n（CPI = n）×m×时钟周期= nm /主频率f，请注意，指令周期的单位是s或ns，CPI是无量纲的

参考:

6，MIPS（每秒百万条指令）

MIPS =每秒执行的百万条指令= 1 /（CPI×时钟周期）=主频率/ CPI

MFLOPS每秒百万个浮点运算.

表示可以在一秒钟内执行的指令数. 对于微型计算机，可以使用CPU的主频率和执行每条指令所需的时钟周期进行测量.

包含关系: 指令周期通常以几个机器周期表示. 在机器语言中，执行一条指令所需的机器周期数用于说明指令执行的速度. 机器周期包含几个时钟周期. 时钟周期是最基本的操作单元.

参考:

注: 计算机的计算速度通常由每秒可以执行的指令数表示. 由于不同类型的指令需要不同的时间长度，因此计算速度的计算方法也不同. 例如，根据不同类型指令的出现频率，将不同系数相乘以获得统计平均值，从而获得平均计算速度. 这种方法以MIPS（每秒百万条指令）为单位，即每秒百万条指令.

另一个例子，直接给出CPU的主频率和执行每条指令所需的时钟周期. 该周期通常以MHz为单位. 主频率是计算机的时钟频率，它在很大程度上决定了主机的工作速度. 例如，型号为486DX-133的微型计算机表示其CPU型号为486，DX包含浮点处理器，数字133表示主频率为133MHz.

问题: 如果处理器的时钟频率为500MHz，并且每4个时钟周期形成一个机器周期，并且执行一条指令需要3个机器周期，则处理器的机器周期为8 ns，即平均执行速度42 MIPS

分析如下:

时钟周期T等于主频率的倒数cpu性能指标什么意思，即T = 1 / 500MHz = 1 /（0.5×10到9次功率Hz）= 2 ns，并且机器周期等于4时钟周期= 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乘以6的幂）=（500×10至6次方）/（12×10至6次方）= 500/12 =41.6≈42MIPS. 计算主频率的倒数时，请注意将主频率的MHz转换为Hz，即将500 6加到0 = 500×10 = 0.5×10 9次方，1/10次方的6次方上9 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，并且一个机器周期包含4个时钟周期，因此CPI = 3×4 = 12. 周期，与特定时间ns纳秒无关. 如果指定了特定时间，则一个时钟周期T = 2ns，一个机器周期为2×4 = 8ns，执行一条指令需要三个机器周期. 执行一条指令所需的特定时间为3×8 = 24ns，即执行每条指令CPI所需的时钟周期数. 换句话说，将执行每条指令24ns所需的时间转换为时钟周期数，即时钟数周期数？时钟周期是时间操作的最基本单位. 500MHz处理器的时钟周期为2ns，而24ns等于多少个时钟周期？ 24/2 = 12个时钟周期，即: “每条指令CPI的时钟周期数= 12”.

每条指令的周期数（CPI）是一个重要的高级指示器，用于描述CPU如何使用其时钟周期，也可以用于了解CPU使用率的本质. 该指标也可以表示为每个周期的指令（IPC），这是CPI的倒数.

高CPI意味着CPU经常停滞，通常访问内存. 较低的CPI意味着CPU基本不会停顿，并且指令吞吐量更高. 这些指示器指示性能调整的主要方向.

对于内存密集型负载，可以使用以下方法来提高性能，例如使用更快的内存（DRAM），改善内存局部性（软件配置）或减少内存I / O数量. 较高的时钟频率无法达到预期的性能目标，因为CPU仍需要花费相同的时间来等待内存I / O完成. 换句话说，更快的CPU意味着更多的停顿周期，而指令完成率不变.

CPI的水平实际上与处理器和处理器功能有关，这可以通过实验方法运行已知的负载来获得. 例如，您会发现较高的CPI负载可以使CPI达到10或更高，而在较低的CPI负载下，CPI小于1（可以实现前述的指令流水线和宽度技术）.

值得注意的是，CPI表示指令处理的效率，而不是指令本身的效率. 假设有一个软件更改，添加了一个低效的周期，该周期主要是运行CPU寄存器（无停止周期）: 此更改可能会降低总体CPIcpu性能指标什么意思，但会增加CPU的使用率.

uptime命令，执行结果如下:

1，10:19:04 //系统当前时间

2，最多257天，18:56 //主机已运行的时间. 时间越长，您的机器越稳定.

3，12位用户// //用户连接数是连接总数而不是用户数

4，平均负载//系统平均负载，最近1、5、15分钟的系统平均负载的统计信息（与vmstat的r列相关联）

正常运行时间除以逻辑核心数得出的1分钟，5分钟和15分钟这三个值均大于1，表明CPU负担沉重，需要分析瓶颈:

CPU密集型进程，使用大量CPU将导致平均负载增加，这两个时间是一致的.

I / O密集型进程，等待I / O也会导致平均负载增加，但是CPU使用率不一定很高.

大量等待CPU的进程调度也将导致较高的平均负载，并且此时CPU使用率会相对较高

检查CPU的工具方法:

1. 正常运行时间: 检查平均负载，以确认CPU负载是随时间增加还是减少. 平均负载超过CPU数量，通常表示CPU饱和.

2. vmstat: 每秒运行一次vmstat，然后检查free列以查看剩余的余量. 少于10％可能是一个问题.

3.mpstat: 检查单个热点（繁忙）CPU并找出可能的线程可伸缩性问题.

4.top/prstat: 查看哪个进程和用户是CPU消耗最大的用户.

5. pidstat / prstat: 将大型CPU用户分为用户和系统时间.

6. perf / dtrace / stap / oprofile: 从用户时间或内核时间的角度分析CPU使用率的堆栈跟踪，以了解为什么要使用这么多CPU.

7. perf / cpustat: 测量CPI.

使用方法检查CPU

使用USE方法可以在性能调查的早期发现所有组件中的瓶颈和错误，而不是其他更深入，更耗时的策略.

对于每个CPU，检查其内容:

利用率: CPU繁忙时间（不在空闲线程中）

饱和度: 正在运行的线程可以排队等待CPU的程度

错误: CPU错误，包括可纠正的错误

可以首先检查错误，因为它们通常更快，更容易理解. 某些处理器和操作系统可以感知到可以纠正的错误的增加（错误纠正代码，ECC），并在CPU由于不可纠正的错误而导致故障之前关闭CPU作为警告. 检查错误包括检查所有CPU是否都.

参考:

“性能最高”

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