如何理解處理器的性能[圖]

　　對於最終用戶來說，處理器的性能主要表現在他們所使用的應用軟件能跑多快，簡而言之，電腦花多少時間來完成既定的工作。根據這一原理，電腦在越少的時間完成越多的工作，就意味著有更好的性能。提高性能也就是減少工作時間，這已經成為衡量電腦性能的標准。當我們比較執行相同指令集的不同處理器的性能時（如x86指令集），性能就是處理器在一個時鍾周期內所做的工作（相當於一個時鍾周期內所執行的指令）乘以時鍾的周期數（相當於頻率），我們得出以下公式：

　　性能=IPC（instructions per clock，一個時鍾周期內所執行的指令）X 頻率

　　在286，386和486處理器時代，x86 處理器的基本架構是完全相同的，所以不同廠家所生產的處理器的IPC是相同的，也就是因為IPC不變，電腦的性能就可以被理解成為：

　　　性能=頻率

　　在以往的處理器時代中，大家所關注的焦點就在時鍾的頻率上，把主頻作為區別性能的主要因素。

　　從第五代x86處理器，也就是從AMDK5和奔騰處理器開始，上述的關系就不再成立。雖然AMD和Intel處理器都能與x86指令集架構兼容，但它們所采用的方法是不同的。也就是，在相同的應用環境和衡量標准下，IPC值第一次出現不同。因此，處理器的性能被定義為：

　　性能=IPC X 頻率

　　最終的結果是，主頻不再是決定CPU性能的唯一因素。

　　第七代AMD Athlon處理器和Intel 奔騰4處理器，它們兩者間的架構設計，也就是IPC是完全不同的。

　　因此，判斷處理器的性能，必須同時關注處理器每個時鍾周期內所完成的工作（用IPC來表示）和運行頻率這兩個因素。顯而易見，現在該是用處理器的整體性能特點來衡量處理器的性能好壞時候了，而不只是僅憑它們的頻率。

　　處理器整體性能的提高，主要來自於兩個不同的方面：

　　1．頻率的提高

　　·通過縮小晶體管的尺寸、提高晶體管的速度，從技術上來提高主頻的速度。

·通過改進設計也可以提高頻率，如使用更深的管道，減少所采用的門數等。

　　2. 每時鍾周期工作效率提高

　　·通過超標量體系結構、動態指令調度程序、更大容量的緩存以及高級分支預測的技術可以提高每時鍾周期的工作效率。

　　有一個重要且需要被認識的觀點是，管道越深，每時鍾周期工作效率就越低，這種效率的減低可以通過改善處理器其它方面的性能得以抵消，如分支預測、擴大緩存。可以這麼說，如果一味地提高頻率，就會犧牲IPC的效率，從而導致處理器性能的降低。奔騰4處理器是英特爾第一個IPC（或稱為每時鍾周期工作效率）倒退的處理器。

　　基於每一個時鍾周期內工作量的減少，與以往的奔騰3處理器比較，奔騰4處理器必須有更高的時鍾頻率來表現其更好的處理器性能。

　　優化處理器的性能有很多種方法。通過增加每時鍾周期工作量並同時提高主頻，AMD運用一個平衡且行之有效的方法來優化處理器性能。 通過這個方法，在與擁有較高主頻的奔騰 4 處理器相比較中，AMD 速龍處理器在應用領域裡擁有極高的性能表現。以下的圖表電腦性能指標驗證這一結論，我們所采用的處理器之間的主頻差距為300 MHz。

　　毫無疑問，處理器的性能已不再只是由頻率來決定。 預計奔騰4處理器將會被迫不斷提高頻率來對抗AMD 速龍處理器，以提高其應用性能。正因為如此，實際應用性能表現成為衡量處理器優劣的標准。