CPU性能指标
1，主頻
主頻 = 時(shí)鐘頻率，它是指CPU內(nèi)部晶振的頻率，常用單位為MHz，它反映了CPU的基本工作節(jié)拍;
時(shí)鐘頻率又稱主頻，它是指CPU內(nèi)部晶振的頻率，常用單位為MHz，它反映了CPU的基本工作節(jié)拍;
2，時(shí)鐘周期
?? 時(shí)鐘周期 t =1/ f; 主頻的倒數(shù)
3，機(jī)器周期
???機(jī)器周期A? = m*t ;一個(gè)機(jī)器周期包含若干個(gè)時(shí)鐘周期
4，指令周期
???指令周期B = m*t*n; 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，一般包含若干個(gè)機(jī)器周期
?5，CPI
CPI = m*n; ?平均每條指令的平均時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)
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指令周期B = CPI×機(jī)器周期 = n（CPI=n）×m×?xí)r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(zhí)行百萬條指令數(shù) = 1/（CPI×?xí)r鐘周期）= 主頻/CPI
MFLOPS 每秒百萬浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)。
???表示秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，對(duì)于微型計(jì)算機(jī)可用CPU的主頻和每條指令的執(zhí)行所需的時(shí)鐘周期來衡量。
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包含關(guān)系：指令周期通常用若干個(gè)機(jī)器周期來表示，在機(jī)器語言中，使用執(zhí)行一條指令所需要的機(jī)器周期數(shù)來說明指令執(zhí)行的速度。而機(jī)器周期又包含若干個(gè)時(shí)鐘周期。時(shí)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(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度一般用每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)來表示。由于不同類型的指令所需時(shí)間長度不同，因而運(yùn)算速度的計(jì)算方法也不同。例如，根據(jù)不同類型的指令出現(xiàn)的頻度，乘上不同的系數(shù)求得統(tǒng)計(jì)平均值，得到平均運(yùn)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(zhí)行所需的時(shí)鐘周期。周期一般以MHz為單位。主頻即計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率，它在很大程度上決定了主機(jī)的工作速度。例如，型號(hào)為486DX-133的微型計(jì)算機(jī)，表明它的CPU型號(hào)為486，DX為含浮點(diǎn)處理器，數(shù)字133的含義是主頻為133MHz。
題： 若某處理器的時(shí)鐘頻率為500MHz，每4個(gè)時(shí)鐘周期組成一個(gè)機(jī)器周期，執(zhí)行一條指令需要3個(gè)機(jī)器周期，則該處理器的一個(gè)機(jī)器周期▁8▁ns，平均執(zhí)行速度為▁42▁MIPS
解析如下：
時(shí)鐘周期T等于主頻的倒數(shù)，即T=1/500MHz=1/（0.5×10的9次方Hz）=2 ns，機(jī)器周期等于4個(gè)時(shí)鐘周期即=4T=4×2 ns=8 ns，每條指令的時(shí)鐘周期數(shù)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(jì)算主頻的倒數(shù)時(shí)要注意把主頻的MHz換算成Hz即500后面加6個(gè)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(shí)鐘周期數(shù)CPI=3×4=12，執(zhí)行一條指令需要3個(gè)機(jī)器周期數(shù)，一個(gè)機(jī)器周期包含4個(gè)時(shí)鐘周期，所以CPI=3×4=12，這里計(jì)算 的都是周期的個(gè)數(shù)，和具體的時(shí)間ns納秒沒有關(guān)系，若帶上具體的時(shí)間，一個(gè)時(shí)鐘周期T=2ns，一個(gè)機(jī)器周期就是2×4=8ns，執(zhí)行一條指令需要三個(gè)機(jī) 器周期得出執(zhí)行一條指令需要的具體時(shí)間為3×8=24ns，執(zhí)行每條指令的需要的時(shí)鐘周期數(shù)CPI換句話說就是把執(zhí)行每條指令需要的時(shí)間24ns換算成時(shí) 鐘周期個(gè)數(shù)表示，為多少個(gè)時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)?時(shí)鐘周期是最基本的時(shí)間操作單位，500MHz主頻的處理器一個(gè)時(shí)鐘周期為2ns，24ns等于多少個(gè)時(shí)鐘周期？24/2=12個(gè)時(shí)鐘周期，即那一句：“每條指令的時(shí)鐘周期數(shù)CPI=12”。
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CPI，IPC的關(guān)系及性能相關(guān)描述
? ? ? ? 每指令周期數(shù)（CPI）是一個(gè)很重要的高級(jí)指標(biāo)，用來描述CPU如何使用他的時(shí)鐘周期，同時(shí)也可以用來理解CPU使用率的本質(zhì)。這個(gè)指標(biāo)也可以被表示未每周期指令書（instructions per cycle，IPC），即CPI的倒數(shù)。
? ? ? ? CPI較高代表CPU經(jīng)常陷入停滯，通常都是在訪問內(nèi)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(biāo)指明了性能調(diào)優(yōu)的主要工作方向。
? ? ? ? 內(nèi)存訪問密集的負(fù)載，可以通過下面的方法提高性能，如使用更快的內(nèi)存（DRAM）、提高內(nèi)存本地性（軟件配置），或者減少內(nèi)存I/O數(shù)量。使用更高時(shí)鐘頻率的CPU并不能達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)，因?yàn)镃PU還是需要為等待內(nèi)存I/O完成而花費(fèi)同樣的時(shí)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(shí)際上和處理器以及處理器功能有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)行已知的負(fù)載得出。例如，你會(huì)發(fā)現(xiàn)高CPI的負(fù)載可以使CPI達(dá)到10或者更高，而在低CPI的負(fù)載下，CPI低于1（受益于前述的指令流水線和寬度技術(shù)，這是可以達(dá)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(shè)有一個(gè)軟件改動(dòng)，加入了一個(gè)低效率的循環(huán)，這個(gè)循環(huán)主要在操作CPU寄存器（沒有停止周期）：這種改動(dòng)可能會(huì)降低總體CPI，但會(huì)提高CPU的使用和利用度。
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uptime命令，執(zhí)行結(jié)果如下：
?1、10:19:04 //系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間?
2、up 257 days, 18:56 //主機(jī)已運(yùn)行時(shí)間,時(shí)間越大，說明你的機(jī)器越穩(wěn)定。?
3、12 user //用戶連接數(shù)，是總連接數(shù)而不是用戶數(shù)?
4、load average // 系統(tǒng)平均負(fù)載，統(tǒng)計(jì)最近1，5，15分鐘的系統(tǒng)平均負(fù)載（和vmstat的r列相關(guān)聯(lián)）
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uptime得出的1分鐘、5分鐘、15分鐘的三個(gè)值除以邏輯核數(shù)都大于1，說明cpu負(fù)載很大，至于瓶頸需要分析了：
CPU 密集型進(jìn)程，使用大量 CPU 會(huì)導(dǎo)致平均負(fù)載升高，這時(shí)候兩者是一致的。
I/O 密集型進(jìn)程，等待 I/O 也會(huì)導(dǎo)致平均負(fù)載升高，但 CPU 使用率不一定很高。
大量等待 CPU 的進(jìn)程調(diào)度也會(huì)導(dǎo)致平均負(fù)載很高，此時(shí)的 CPU 使用率也會(huì)比較高
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工具法檢查CPU：
1. uptime：檢查負(fù)載平均數(shù)以確認(rèn)CPU負(fù)載是隨時(shí)間上升還是下降。負(fù)載平均數(shù)超過了CPU數(shù)量通常代表CPU飽和。
2. vmstat：每秒運(yùn)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(gè)問題。
3.mpstat：檢查單個(gè)熱點(diǎn)（繁忙）CPU，挑出一個(gè)可能的線程擴(kuò)展性問題。
4.top/prstat ： 看看哪個(gè)進(jìn)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(tǒng)時(shí)間。
6. perf / dtrace / stap / oprofile ： 從用戶時(shí)間或者內(nèi)核時(shí)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(diào)查的早期，在更深入和更耗時(shí)的其他策略之前，用來發(fā)現(xiàn)所有組件內(nèi)的瓶頸和錯(cuò)誤。
對(duì)于每個(gè)CPU，檢查一下內(nèi)容：
使用率：CPU繁忙的時(shí)間（未在空閑線程中）
飽和度：可運(yùn)行線程排隊(duì)等待CPU的程度
錯(cuò)誤：CPU錯(cuò)誤，包括可改正錯(cuò)誤
錯(cuò)誤可以優(yōu)先檢查，因?yàn)闄z查通常較快，并且最容易理解。有些處理器和操作系統(tǒng)可以感知到可以改正錯(cuò)誤的上升（錯(cuò)誤更正碼，ECC），并在不可改正錯(cuò)誤造成CPU失效前關(guān)閉一個(gè)CPU作為警示。檢查錯(cuò)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(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/wx170119/p/11433434.html
總結(jié)
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