为什么 CPU 性能以频率而不是 Mbit/s 计算？

Question

为什么 CPU 性能计算为频率，而不是每秒兆位？频率在计算机术语中不太常见。

Answer 1

为了可靠运行，包括 CPU 在内的许多数字集成电路使用脉冲发生器，称为时钟，它产生一串脉冲。IC 中的各种和、或、非等逻辑门检测它们的输入并根据它们看到的脉冲序列的哪一部分更新它们的输出。时钟速度是有限的，因为逻辑门更新它们的输出需要时间，并且它们的输出信号在下一次更新发生之前从电路的一个部分传输到另一个部分需要时间。IC 制造商将指定 IC 可靠运行的最大时钟频率。因此，很自然地根据时钟频率对逻辑电路的速度进行分类。

另一方面，传输多少“每秒比特数”取决于 CPU 正在做什么。如果它正在执行 NOP，则它可能根本不传输任何位。如果它正在传输位，则速度通常更多地取决于位的来源或去向，而不是在 CPU 上。因此，每秒位数并不是对 CPU 速度进行分类的自然方式。

然而，作为 CPU 速度的衡量标准，时钟速度只是故事的一部分。一些 CPU 在一个时钟周期内完成的事情比其他 CPU 多。因此，如果想知道CPU每秒可以执行多少浮点运算 (FLOPS)，可以将时钟速度除以完成某些浮点运算所需的时钟周期数。这种测量可能比原始时钟速度更有意义。

由于时钟频率是明确定义的，无论 CPU 是忙于进行算术还是懒惰地将数据传输到外设，因此电气工程师很自然地根据时钟频率对 CPU 进行分类。

那么，CPU 移动位的速度有多快？

为了说明为 CPU 定义每秒位数的复杂性，这里有一个表格在古老的 8086 CPU 中完成许多数据传输操作中的一些数据传输所需的时钟周期数的： 如您所见，8086 中的一些数据传输操作可能只需要 2 个时钟周期，有些则需要 16 个周期才能完成。因此，即使对于有限范围的 CPU 指令，每秒位数也不是一个明确定义的数字。