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:
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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