第二节　计算机性能指标

考点5：吞吐量、响应时间

【例1·选择题】【模拟题】通常存取周期和存取时间的关系为（　　）。

A．存取周期>存取时间

B．存取周期≥存取时间

C．存取周期=存取时间

D．存取周期≤存取时间

【解析】本题主要考查计算机中存储器的存取周期和存储器的存取时间的区别。

在计算机中，主存的主要技术指标就是存储容量和存储速度，其中存储速度是由存取时间和存取周期来表示的。

存取时间（Access Time）又称为存储器的访问时间，是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需的全部时间。存取时间分读出时间和写入时间两种。读出时间是从存储器接收到有效地址开始，到产生有效输出所需的全部时间。写入时间是从存储器接收到有效地址开始，到数据写入被选中单元为止所需的全部时间。

存取周期（也称存储周期）是指存储器进行连续两次独立的存储操作（如连续两次读操作）所需的最短间隔时间。由于在连续两次的独立操作之间存在恢复时间（用以恢复内部状态的时间），所以存取周期通常大于存取时间。

因此，A选项正确。

误区警示

本题是一道易错题，考生易错选B选项，但存取周期和存取时间是不可能完全相等的，因为对于任何一种存储器，在读写操作之后，都需要一段复原时间，以恢复内部状态。

【答案】A

【例2·选择题】【模拟题】若存取周期为250ns，每次读出16bit，则该存储器的数据传输速率为（　　）。

A．4×106B/s

B．4MB/s

C．8×106B/s

D．8MB/s

【解析】本题主要考查计算机中存储器数据传输速率的基本计算。

根据存储器存取时间和存取周期的概念可知，存储器传输的数据量为存取周期和存储器数据传输速率的乘积。

根据题意，每次读出16bit，即2B。

因此，数据传输速率（单位为B/s）=2B÷(250×10-9)s=8×106B/s。

【答案】C

考点6：CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间

【例1·选择题】【南京航空航天大学-2016】计算机中最小单位时间为（　　）。

A．时钟周期

B．指令周期

C．CPU周期

D．执行周期

【解析】本题主要考查计算机性能指标中几个周期概念的比对和区分。

计算机中的最小单位时间是时钟周期。关于各备选项所涉及的4个周期的含义及其关系表述如下。在现代计算机的内部，CPU是核心，所有的程序最终都被转换成相应的机器指令（CPU能直接识别并执行），从取出一条指令到执行这条指令的时间，被称为指令周期；进一步，这些指令会在一个CPU周期内通过若干个微指令完成相应的微操作，这些微指令通过内部信号控制节拍发生器产生相应的节拍，每个节拍的宽度即对应一个时钟周期。

D选项中的执行周期，指的是指令执行周期，指令周期包含取指周期和指令执行周期，指令周期>CPU周期>时钟周期，因此，A选项正确。

【答案】A

【例2·选择题】【全国统考-2017】假定计算机M1和M2具有相同的指令体系结构（ISA），主频分别为1.5GHz和1.2GHz。在M1和M2上运行某基准程序P，平均CPI分别为2和1，则程序P在M1和M2上运行时间的比值是（　　）。

A．0.4

B．0.625

C．1.6

D．2.5

【解析】本题主要考查计算机运算速度的基本计算。

在现代计算机中，程序最终都被转换成一条条机器指令，然后由CPU完成取出指令、分析指令和执行指令。因此只要获取一条指令从开始取出到执行结束的平均时间，将其乘以该程序对应的指令总条数即可求出该程序在该计算机中大概的运行时间。

题干中的CPI（Cycle Per Instruction），是指执行一条指令所需要的时钟周期数（指CPU的指令时钟数），不同指令的功能不同，使得指令执行的时间也不同，即执行不同指令所用的时钟周期数不同，因此通常所说的CPI是一个平均值。

根据上述分析，在某计算机中运行某程序的时间为该计算机单条指令的平均指令周期与该程序对应的指令总条数的乘积，即CPU的时钟周期（主频的倒数）乘以每条计算机指令执行所需的时钟周期数（CPI），再乘以该程序对应的指令总条数，即

（1÷主频×CPI）×该程序对应的指令总条数

根据题意，因为计算机M1和M2具有相同的指令集体系结构（Instruction Set Architecture，ISA），所以对于同一程序P，其对应的指令总条数相同，假设为X条。

根据上述公式，程序P在M1上的运行时间为(1÷1.5GHz×2)×X，程序P在M2上的运行时间为(1÷1.2GHz×1)×X，其比值为1.6，C选项正确。

【答案】C

考点7：MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS、EFLOPS、ZFLOPS　

【例·选择题】【模拟题】2015年7月13日，国际超级计算机TOP 500 组织在德国举行的2015年国际超级计算机大会上发布全球超级计算机500强最新榜单，中国“天河二号”以33862.7TFLOPS的运算速度第五次蝉联冠军。这个运算速度的含义是（　　）。

A．每秒执行3.38627千万亿次浮点操作

B．每秒执行3.38627万万亿次浮点操作

C．每秒执行3.38627千万亿次浮点指令

D．每秒执行3.38627万万亿次浮点运算

【解析】本题主要考查衡量计算机运算速度的单位。

计算机运算速度的基本单位是每秒运算次数，根据运算数据类型的不同，分为定点数运算速度和浮点数运算速度，其中浮点运算的运算量极大。因此根据不同量级，又设定了不同的单位，包括M（百万）、G（十亿）、T（万亿）、P（千万亿）、E（百亿亿）、Z（十万亿亿）。

FLOPS是Floating-point Operations Per Second（每秒所执行的浮点运算次数）的缩写，表示“每秒浮点运算次数”或“每秒峰值速度”。

一个MFLOPS（MegaFLOPS）等于每秒一百万（106）次的浮点运算。

一个GFLOPS（GigaFLOPS）等于每秒十亿（109）次的浮点运算。

一个TFLOPS（TeraFLOPS）等于每秒一万亿（1012）次的浮点运算。

一个PFLOPS（PetaFLOPS）等于每秒一千万亿（1015）次的浮点运算。

一个EFLOPS（ExaFLOPS）等于每秒一百亿亿（1018）次的浮点运算。

一个ZFLOPS（ZettaFLOPS）等于每秒十万亿亿（1021）次的浮点运算。

根据题意，TFLOPS中的FLOP表示的是浮点运算，而T表示万亿，即每秒执行33862.7万亿次（3.38627万万亿次）浮点运算。

因此，D选项正确。

【答案】D