計算機效能評價指標
現代計算機的軟體系統與硬體系統是極其複雜的.由於計算機系統所具有的龐大規模與複雜性,再加上硬體設計者採用了大量的效能改進方法,使得效能評價及其困難。
但是,對於挑選計算機產品來說,效能是很重要的評價指標。精確得測量和比較不同計算機的效能不僅對於購買者很重要,對於計算機設計者也是如此。
效能的評價有多種方式,我們先談下效能的定義,再從使用者與設計者的角度談一下如何度量計算機的效能。
效能的定義
先來看看“效能”的百度百科詞條解釋:
“效能指,機械、器材、物品等所具有的性質和功能。產品效能是指產品在一定條件下,實現預定目的或者規定用途的能力”
如何才能證明一臺計算機比另外一臺計算機具有更好的效能呢?
我們做為使用者,常常不會想太多,只會想”電腦反應快就行了“。
那就假定用速度來定義效能,但接下來我們會發現兩種不同的速度定義:
- 如果你關心一個程式(假定是一個模擬大氣執行的程式)的執行速度,那麼對於兩臺不同的計算機,自然是先完成計算的那臺計算機更快。
- 但是如果你想執行一批程式(假定有50個不同的程式),那麼對於那麼對於兩臺不同的計算機,先完成所有計算的計算機更快。
- 上面兩種定義很容易理解,就好像我們比較只能一次運輸一個人的賽車更快還是一次能運輸50個人的大巴哪個更快的問題。
通過前面討論的關於”計算機誰更快“的簡單例子,我們就不難理解一臺計算機功能的強弱或效能的好壞,不是由某項指標來決定的,而是由它的系統結構、指令系統、硬體組成、軟體配置等多方面的因素綜合決定的。
還可以通過前面的簡單例子引申出兩個概念:
- 響應時間(response time):也可以稱為執行時間(execution time),是計算機完成某任務所需的總時間。任務執行時會有許多因素影響總時間,比如CPU執行時間,Cache訪問時間,硬碟訪問時間,作業系統開銷等。
- 吞吐率(throughput):表示在單位時間內完成的任務數量。也可以稱為頻寬(bandwidth)。
效能的度量
作為計算機使用者我們關心的是時間,通常以秒計算,時間可以根據計量方式選用不同的表示方法。
- 牆上時鐘時間(wall clock time):也稱為響應時間,消逝時間(elapsed time),表示完成任務所需的總時間,這是通常我們作為使用者感受到時間。
- CPU執行時間(CPU execute time):表示在CPU上花費的時間,而不包括等待I/O或執行其他程式的時間。
- CPU執行時間還可以進一步劃分為使用者CPU時間(user CPU time),系統CPU時間(user CPU time) 前者指在程式本身所花費的CPU時間,後者指為執行程式而花費在作業系統上的時間。
作為計算機設計者,他們則需要考慮怎麼度量硬體完成基本功能的速度,通常用時鐘週期來計算。
- 時鐘週期(clock cycle):驅動硬體的時鐘間隔時間。
- 時脈頻率(clock rate):時鐘週期的倒數。
- 時鐘長度(time slice length):每個時鐘週期持續的時間長度。
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