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时钟评率 GHZ

又叫主频

时钟频率是指计算机系统中时钟信号的振荡频率 时钟评率越高,处理器在单位时间内可以完成的内容就越多;

时钟信号:

时钟信号是来同步和协调各个部件工作的基础信号,其频率决定了机器的主频;

GPU

高效处理并行计算,比如图像处理,深度学习,科学计算;

又缓存能力,也有流水线的设计(大量处理并行任务)

静态性能与静态性能指标

静态性能是指计算机在不考虑时间因素的情况下,系统的结构和组成对性能的影响。静态性能指标主要包括以下几个方面:

  1. 指令集架构(ISA):指令集的设计直接影响计算机的性能,包括指令的种类、格式、寻址方式等。
  2. 数据通路宽度:数据通路的宽度决定了处理器一次能处理的数据量,宽度越大,性能越高。
  3. 存储器层次结构:包括寄存器、缓存、主存等不同层次的存储器,其设计和配置对性能有重要影响。
  4. 总线结构:总线的带宽和延迟影响数据在各个部件之间传输的效率。
  5. 并行性:包括指令级并行(ILP)、数据级并行(DLP)和任务级并行(TLP),并行性越高,性能越好。

这些静态性能指标在设计计算机系统时需要综合考虑,以达到最佳的性能表现。

数据通路

计算机处理器内部用于传输和处理数据的硬件组件集合,

它包括执行算术和逻辑运算的单元、寄存器、以及连接这些组件的总线和多路复用器等。

算术逻辑单元(ALU)

执行算数运算

寄存器

处理器的高速处理单元,暂时存储指令执行过程中需要的数据和结果;

总线

连接各个组件的通信线路,传输数据、地址和通信信号

多路复用器(MUX)

在多个输入信号中选择一个输出信号

存储器

存储数据和程序的硬件设备

  • 寄存器(Registers): 位于处理器内部,速度最快,容量最小。

  • 缓存(Cache): 位于处理器和主存之间,速度较快,容量较小。

  • 主存(Main Memory):DRAM 也称为随机存取存储器(RAM),速度适中,容量较大

高速缓存 SRAM

存储容量

  • 位表示法:1k x 4位,有1024(1 K)个存储单元,每个存储单元可以存四个位,也就是半个字节;
  • 字节表示法:比如,128B表示128个字节

存储器类型

不同类型的存储器有不同的存取速度。例如,静态随机存取存储器(SRAM)通常比动态随机存取存储器(DRAM)快,但成本更高,功耗也更大。

指令系统

设计依据

  • 一方面,硬件设计者根据指令系统进行硬件的逻辑设计

  • 另一方面,根据指令系统来建立计算机系统软件;

指令格式

操作码OP + 地址码A

要求

完备、规整、有效、兼容、可拓展

指令周期

机器周期,计算机执行一条指令所需的全部时间:

  • 取指阶段 Fetch
  • 译码阶段 Decode
  • 执行阶段 Execute
  • 访存阶段 Memory Access
  • 写回阶段 Write Back
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