今天就MIPS这个概念和同事做了一个简单交流。
什么是MIPS?就是1s内能执行的百万条指令数。1MIPS就表示1s内能执行一百万条指令
那么CPU的主频和MIPS有什么关系呢?相等?这倒不一定,不过可以肯定的是,CPU的MIPS是小于等于其主频的。
举例来说吧。假如一个CPU支持的指令集都是单周期执行的,那么在指令执行这个层面,其1MHz主频对应的就是1个MIPS
当然,现实中大部分指令集中都有一些指令是需要多周期执行的,因此1MHz的主频对应的MIPS就小于1了
另外,计算机在完成一条指令的执行时,一般存在着取址、译码、执行、回写等步骤,因此会涉及到存储器访问的工作。存储器访问,比如SDRAM、Flash,其访问速度都比较低,因此CPU必须插入一些等待,在CPU等待的过程中,其宝贵的资源就浪费了,因此其1MHz的运算能力没有得到充分发挥,所以1MHz对应的MIPS又小于1了
因为取指、回写等会造成CPU等待而浪费CPU资源,因此加入了指令cache和数据cache,这样,CPU就无需在读取指令和读写数据时去空等了,这样CPU的使用率就提高了。也就是说,如果你的指令都是单周期执行的,并且不会让CPU空等,那么1MHz就是1个MIPS,不过可惜的是,指令cache和数据cache中取到的数据有时是无效的,典型的情况是程序执行时遇到了跳转指令,如果CPU下一条将执行的指令不在cahce,那么CPU就不得不停下来等待从存储器中去读取指令了。你看,即使是有cache,还是有等待的情况,怎么办?不能怎么办,我们只得面对一个1MHz的主频对应的MIPS是小于1的事实。
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