PC 有一个微处理器，每微秒处理 16 条指令。每条指令的长度为 64 位。它的内存可以检索或存储 以每微秒 32 位的速率传输数据/指令。 提及升级系统性能的 3 个选项。哪个选项的性能提升最大？
提供的答案是
a) 将处理器升级为速度加倍的处理器
b) 以两倍的速度升级内存
c) 双倍时钟速度
(b) 提供了最大的改进性能。
克服PC的瓶颈可以提高综合性能。
但是，我的问题是我不确定为什么 b 提供了最大的改进性能。此外， a 和 c 会提供相同的性能吗？它会提供相同的性能吗？可以计算吗？我不确定这些不同的部分将如何影响性能。
【问题讨论】：
标签： performance memory clock processor
您问题的开头段落包含必要的数字，以了解它为什么是 b)：
CPU 的处理速度固定为每微秒 16 条指令。因此，一条指令的执行时间不到一微秒。
每条指令的长度为 64 位，但内存系统以每微秒 32 位的速度检索数据。因此检索一条指令（即 64 位）需要 2 微秒。
瓶颈很明显：检索一条指令所需的时间（2μs）比执行它的时间（1/16thμs）要长。
如果你提高 CPU 速度（答案 a)），CPU 会更快地执行一条指令，但它仍然会等待至少 2μs 空闲等待下一条指令到达，所以改进是浪费的。
要消除瓶颈，您需要提高内存系统的速度以匹配 CPU 的执行速度，因此内存需要在 1/16μs 内读取 64 位（或在 1/32μs 内读取 32 位）。
我假设答案 c) 是指提高某些系统范围的主时钟的速度，这也会提高 CPU 和内存数据速率。这会提高性能，但 CPU 仍会受制于内存速度。
请注意，您的问题描述了一台简单的计算机。计算机最初就是这样，CPU 直接逐条指令访问内存。然而，随着 CPU 变得更快，内存却没有——因此计算机工程师增加了缓存级别：这是更快的内存（但容量要小得多），其中指令（和数据内存）的读取速度与 CPU 执行它们的速度一样快，解决了无需使所有系统内存都与 CPU 的速度相匹配的瓶颈。
【讨论】：