关于CPU的一些知识

原创: http://www.imet.me/post/2018/06-30_about_cpu/

关于 CPU 运行的有多快呢，CPU 执行一条命令需要多长时间，CPU，L1，L2，内存，硬盘时间上的差距呢

CPU 内存等硬件时间表格

硬件	时间（ns）	转换时间
cpu	0.38ns
L1	0.5ns
分支预测错误	5ns
L2	7ns
互斥锁加锁	25ns
内存寻址	100ns
上下文切换	1500ns	1.5µs
zippy压缩 1KB 数据	3,000ns	3µs
1Gps网络发送 2KB 数据	20,000ns	20µs
SSD 随机读	150,000ns	150µs
从内存中读取 1MB 的连续数据	250,000ns	250us
同一个数据中心跑一个来回	500,000ns	0.5ms
从 SSD 读取 1MB 的顺序数据	1,000,000ns	1ms
磁盘寻址时间为	10,000,000ns	10ms
从世界上不同城市网络上走一个来回	150,000,000ns	150ms (参考ping报文)

mac cpu，L1，L2

命令行查看 cpu 相关信息

$ sysctl -n machdep.cpu.brand_string
Intel(R) Core(TM) i7-4770HQ CPU @ 2.20GHz

$ system_profiler SPHardwareDataType
Hardware:

    Hardware Overview:

      Model Name: MacBook Pro
      Model Identifier: MacBookPro11,4
      Processor Name: Intel Core i7
      Processor Speed: 2.2 GHz
      Number of Processors: 1
      Total Number of Cores: 4
      L2 Cache (per Core): 256 KB
      L3 Cache: 6 MB
      Memory: 16 GB
      Boot ROM Version: MBP114.0183.B00
      SMC Version (system): 2.29f24
      Serial Number (system): xxxxxxxx
      Hardware UUID: xxxxxxxxxxxx

1. 为什么 CPU 时钟频率不能再提高？

可以参考链接和知乎上的链接，了解一下 CPU 为啥时钟频率不能再提高，总体来说是受到现在制成工艺的限制

2. L1，L2，L3 的结构

顺便看一下 L1, L2, L3 的结构:
关于CPU的一些知识

可以参考链接，了解缓存寻址时间

3. CPU 常说4核8线程是啥？

Intel CPU 通过超线程，实现了一个 CPU 核心跑 2 个线程，来模拟 2 个 CPU 核心。

物理核数量 = CPU 数(机子上装的 CPU 的数量) * 每个 CPU 的核心数
上图也描述了一个 CPU core 里面 2个线程

所以一般 4 核就是 8 CPU 线程来最大化 CPU 的利用率，可以参考超线程，多线程相关的介绍

4. CPU 运算速度用什么来衡量？

IPS: Instructions Per Second，每秒指令次数
MIPS: Million Instructions Per Second，每秒百万指令次数

MIPS 是衡量 CPU 运算速度的一个标准

看来要补 cs 课程了