CPU性能指标
1，主頻
主頻 = 時鐘頻率，它是指CPU內部晶振的頻率，常用單位為MHz，它反映了CPU的基本工作節拍;
時鐘頻率又稱主頻，它是指CPU內部晶振的頻率，常用單位為MHz，它反映了CPU的基本工作節拍;
2，時鐘周期
?? 時鐘周期 t =1/ f; 主頻的倒數
3，機器周期
???機器周期A? = m*t ;一個機器周期包含若干個時鐘周期
4，指令周期
???指令周期B = m*t*n; 執行一條指令所需要的時間，一般包含若干個機器周期
?5，CPI
CPI = m*n; ?平均每條指令的平均時鐘周期個數
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指令周期B = CPI×機器周期 = n（CPI=n）×m×時鐘周期=nm/主頻f, 注意指令周期單位是s或者ns，CPI無量綱
? 參考：https://en.wikipedia.org/wiki/Cycles_per_instruction
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6，MIPS(MillionInstructions Per Second）
?? MIPS = 每秒執行百萬條指令數 = 1/（CPI×時鐘周期）= 主頻/CPI
MFLOPS 每秒百萬浮點運算次數。
???表示秒鐘所能執行的指令條數，對于微型計算機可用CPU的主頻和每條指令的執行所需的時鐘周期來衡量。
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包含關系：指令周期通常用若干個機器周期來表示，在機器語言中，使用執行一條指令所需要的機器周期數來說明指令執行的速度。而機器周期又包含若干個時鐘周期。時鐘周期是最基本的操作單位。
參考： https://en.wikipedia.org/wiki/Instructions_per_second
注意：計算機的運算速度一般用每秒鐘所能執行的指令條數來表示。由于不同類型的指令所需時間長度不同，因而運算速度的計算方法也不同。例如，根據不同類型的指令出現的頻度，乘上不同的系數求得統計平均值，得到平均運算速度。這種方法用MIPS(Millions of Instruction Per Second)作單位，即每秒百萬條指令。
????又如，直接給出CPU的主頻和每條指令的執行所需的時鐘周期。周期一般以MHz為單位。主頻即計算機的時鐘頻率，它在很大程度上決定了主機的工作速度。例如，型號為486DX-133的微型計算機，表明它的CPU型號為486，DX為含浮點處理器，數字133的含義是主頻為133MHz。
題： 若某處理器的時鐘頻率為500MHz，每4個時鐘周期組成一個機器周期，執行一條指令需要3個機器周期，則該處理器的一個機器周期▁8▁ns，平均執行速度為▁42▁MIPS
解析如下：
時鐘周期T等于主頻的倒數，即T=1/500MHz=1/（0.5×10的9次方Hz）=2 ns，機器周期等于4個時鐘周期即=4T=4×2 ns=8 ns，每條指令的時鐘周期數CPI=3×4=12，則平均速度為：f/（CPI×10的6次方）=（500×10的6次方）/（12×10的6次 方）=500/12=41.6≈42MIPS.計算主頻的倒數時要注意把主頻的MHz換算成Hz即500后面加6個0=500×10的6次方=0.5×10的9次方，1/10的9次方 Hz=1ns
每條指令的時鐘周期數CPI=3×4=12，執行一條指令需要3個機器周期數，一個機器周期包含4個時鐘周期，所以CPI=3×4=12，這里計算 的都是周期的個數，和具體的時間ns納秒沒有關系，若帶上具體的時間，一個時鐘周期T=2ns，一個機器周期就是2×4=8ns，執行一條指令需要三個機 器周期得出執行一條指令需要的具體時間為3×8=24ns，執行每條指令的需要的時鐘周期數CPI換句話說就是把執行每條指令需要的時間24ns換算成時 鐘周期個數表示，為多少個時鐘周期個數?時鐘周期是最基本的時間操作單位，500MHz主頻的處理器一個時鐘周期為2ns，24ns等于多少個時鐘周期？24/2=12個時鐘周期，即那一句：“每條指令的時鐘周期數CPI=12”。
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CPI，IPC的關系及性能相關描述
? ? ? ? 每指令周期數（CPI）是一個很重要的高級指標，用來描述CPU如何使用他的時鐘周期，同時也可以用來理解CPU使用率的本質。這個指標也可以被表示未每周期指令書（instructions per cycle，IPC），即CPI的倒數。
? ? ? ? CPI較高代表CPU經常陷入停滯，通常都是在訪問內存。而較低的CPI代表CPU基本沒有停滯，指令吞吐量較高。這些指標指明了性能調優的主要工作方向。
? ? ? ? 內存訪問密集的負載，可以通過下面的方法提高性能，如使用更快的內存（DRAM）、提高內存本地性（軟件配置），或者減少內存I/O數量。使用更高時鐘頻率的CPU并不能達到預期的性能目標，因為CPU還是需要為等待內存I/O完成而花費同樣的時間。換句話說，更快的CPU意味著更多的停滯周期，而指令完成速率不變。
? ? ? ? CPI的高低與否實際上和處理器以及處理器功能有關，可以通過實驗方法運行已知的負載得出。例如，你會發現高CPI的負載可以使CPI達到10或者更高，而在低CPI的負載下，CPI低于1（受益于前述的指令流水線和寬度技術，這是可以達到的）。
? ? ? ? 值得注意的是，CPI代表了指令處理的效率，但并不代表指令本身的效率。假設有一個軟件改動，加入了一個低效率的循環，這個循環主要在操作CPU寄存器（沒有停止周期）：這種改動可能會降低總體CPI，但會提高CPU的使用和利用度。
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uptime命令，執行結果如下：
?1、10:19:04 //系統當前時間?
2、up 257 days, 18:56 //主機已運行時間,時間越大，說明你的機器越穩定。?
3、12 user //用戶連接數，是總連接數而不是用戶數?
4、load average // 系統平均負載，統計最近1，5，15分鐘的系統平均負載（和vmstat的r列相關聯）
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uptime得出的1分鐘、5分鐘、15分鐘的三個值除以邏輯核數都大于1，說明cpu負載很大，至于瓶頸需要分析了：
CPU 密集型進程，使用大量 CPU 會導致平均負載升高，這時候兩者是一致的。
I/O 密集型進程，等待 I/O 也會導致平均負載升高，但 CPU 使用率不一定很高。
大量等待 CPU 的進程調度也會導致平均負載很高，此時的 CPU 使用率也會比較高
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工具法檢查CPU：
1. uptime：檢查負載平均數以確認CPU負載是隨時間上升還是下降。負載平均數超過了CPU數量通常代表CPU飽和。
2. vmstat：每秒運行vmstat，然后檢查空閑列，看看還有多少余量。少于10%可能是一個問題。
3.mpstat：檢查單個熱點（繁忙）CPU，挑出一個可能的線程擴展性問題。
4.top/prstat ： 看看哪個進程和用戶是CPU消耗大戶。
5.pidstat /prstat： 把CPU消耗大戶分解成用戶和系統時間。
6. perf / dtrace / stap / oprofile ： 從用戶時間或者內核時間的角度剖析CPU使用的堆棧跟蹤，以了解為什么使用這么多CPU。
7. perf / cpustat : 測量CPI。
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USE方法檢查CPU
USE方法可以在性能調查的早期，在更深入和更耗時的其他策略之前，用來發現所有組件內的瓶頸和錯誤。
對于每個CPU，檢查一下內容：
使用率：CPU繁忙的時間（未在空閑線程中）
飽和度：可運行線程排隊等待CPU的程度
錯誤：CPU錯誤，包括可改正錯誤
錯誤可以優先檢查，因為檢查通常較快，并且最容易理解。有些處理器和操作系統可以感知到可以改正錯誤的上升（錯誤更正碼，ECC），并在不可改正錯誤造成CPU失效前關閉一個CPU作為警示。檢查錯誤包括檢查是否所有CPU都在線。
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參考資料：https://blog.csdn.net/xiaojianpitt/article/details/7613489/
《性能之巔》
轉載于:https://www.cnblogs.com/wx170119/p/11433434.html
總結
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