量化设计与分析基础

量化设计与分析基础

ISA：指令集

摩尔定律：工业界集成在一个计算机芯片上的元件数量每2年翻一番

模块可靠性：从模块可用到出现故障的持续服务度量
MTTF（mean time to failure）: 平均无故障时间
MTTR（mean time to repair）: 平均修复时间
FIT （故障率）：1/MTTF
MTBF: 平均故障间隔时间= MTTF+MTTR

模块可用性:
MTTF /MTBF

graph LR 计算机性能-->响应时间-->提出请求到被执行; 计算机性能-->吞吐率-->单位时间做的工作;

MIPS:Millions of Instructions per Second每秒处理的百万级机器语言指令数

graph LR 操作码-->寻址方式1-->操作数1-->寻址方式2-->操作数2;

机器A指令：100时钟周期，每周期1us：1/100*$10^6$ /$10^6$= 0.01 MIPS

机器B指令：执行需要1个时钟周期，时钟周期1us：1*$10^6$ /$10^6$= 1 MIPS

CPU时间:执行某一任务在CPU的花费的时间

CPU时间=CPU时钟周期数×时钟周期

CPU时钟周期数=程序指令数×CPI

CPU时间=程序指令数×CPI×时钟周期

1GHz=1000MHz =1*$10^9$HZ

1s = 1000 ms

= 1000 000 us=$10^{7}$

= 1000 000 000 ns=$10^{10}$

= 1000 000 000 000 ps=$10^{12}$

CPI:执行每条指令所需的平均时钟周期数

graph LR 计算机性能-->指令数-->仿真器软件工具测量; 计算机性能-->CPI-->计算机设计及程序中不同类型指令比例; 计算机性能-->时钟频率-->硬件手册;

graph LR 基准测试程序-->核心测试程序-->抽取关键程序; 基准测试程序-->小测试程序-->特定目的测试程序; 基准测试程序-->综合测试程序-->根据平均执行频率编制的模拟测试程序; 基准测试程序-->基准测试程序集-->组织不同类型应用程序集中起来构成基准测试程序集;

Amdahl定律:计算机采用改进措施取得的加速比

加速比：改进后性能/未改进性能=未改时间/改进时间

Fe（改进比例）：可改进执行时间/改进前整个任务时间

Se（改进加速比）：改进前改进部分执行时间/改进后改进部分执行时间

T0（改进前整任务时间）:改进前整个任务执行时间

Tn（改进后整任务时间）：改进后整个任务执行时间

Sn（整系统加速比）：改进户系统加速比

改进后：

Fe为0，即没有可改进部分时，Sn为1；

Fe为1，即全可改进部分时，Sn=Se，性能提高幅度等于改进倍数