关于后端:CPU及并发

2.9G Hz,即每秒进行2.9G次运算(即29亿次)

几个命令

us: 用户应用的cpu
sy: 零碎(内核)应用的cpu
id: idle,即闲暇cpu
wa: 期待I/O的cpu
st: 开虚拟机后会有的一个指标,即虚拟机的cpu使用率

一个过程领有一整套虚拟地址空间,该过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不关注是哪个过程,只是轮换着线程来运行,不须要晓得该线程属于哪个过程.

线程的五种状态:

只有运行中占用CPU资源,其余包含阻塞状态,都不占用CPU资源.

应用线程池,能够优化线程创立/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,不须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性能掂量参数

主频

主频又称时钟频率，指CPU外部晶振的频率，罕用单位为MHz或GHz，它反映了CPU的根本工作节奏;

个别用 f 示意 (frequency)

时钟周期

时钟周期 $ t = \frac{1}{f} $

即 时钟周期 = 主频的倒数

机器周期

机器周期 = m*t

一个机器周期蕴含若干个时钟周期

指令周期

指令周期 = m*t*n

执行一条指令所须要的工夫，个别蕴含若干个机器周期

CPI

CPI = m*n;

每条指令的均匀时钟周期个数

指令周期 = CPI×机器周期 = n（CPI=n）×m×时钟周期=nm/主频f

留神指令周期单位是s或者ns，CPI无穷纲

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。

示意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掂量。

蕴含关系：指令周期通常用若干个机器周期来示意，在机器语言中，应用执行一条指令所须要的机器周期数来阐明指令执行的速度。而机器周期又蕴含若干个时钟周期。时钟周期是最根本的操作单位。

留神：计算机的运算速度个别用每秒钟所能执行的指令条数来示意。因为不同类型的指令所需工夫长度不同，因此运算速度的计算方法也不同。例如，依据不同类型的指令呈现的频度，乘上不同的系数求得统计平均值，失去均匀运算速度。这种办法用MIPS(Millions of Instruction Per Second)作单位，即每秒百万条指令。

又如，间接给出CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期。周期个别以MHz为单位。主频即计算机的时钟频率，它在很大水平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的含意是主频为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，执行一条指令须要3个机器周期，则该处理器的一个机器周期▁8▁ns，均匀执行速度为▁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留神把主频的MHz换算成Hz即500前面加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，执行一条指令须要3个机器周期数，一个机器周期蕴含4个时钟周期，所以CPI=3×4=12，这里计算的都是周期的个数，和具体的工夫ns纳秒没有关系，若带上具体的工夫，一个时钟周期T=2ns，一个机器周期就是2×4=8ns，执行一条指令须要三个机器周期得出执行一条指令须要的具体工夫为3×8=24ns，执行每条指令的须要的时钟周期数CPI换句话说就是把执行每条指令须要的工夫24ns换算成时钟周期个数示意，为多少个时钟周期个数?时钟周期是最根本的工夫操作单位，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。某应用程序包含3类指令，各类指令的CPI(执行每条指令所须要的时钟周期数)及指令比例如下表所示。

执行该应用程序时的均匀CPI为（）；

运算速度用MIPS示意，约为（）。

解:

(1) 求均匀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

依据第一问CPI，每条指令须要的时钟周期为4，每个时钟周期为主频的倒数，即1/2.8G秒，则每条指令须要工夫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）

拓展浏览：

阮一峰-为什么寄存器比内存快？

阮一峰-汇编语言入门教程

CPU性能掂量参数-主频，MIPS，CPI，时钟周期，机器周期，指令周期

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