如何判断CPU和内存的搭配瓶颈

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性能测试瓶颈分析

性能测试瓶颈分析

性能测试瓶颈分析在实际测试中,由于各种原因,测试得到的性能指标关系往往并不遵循前⾯介绍的关系。

常见的现象有CPU压不满或者在CPU压满前,相关性能指标曲线已不正常。

虽然导致这种现象的原因很多,但有⼀点可以肯定的是,系统(硬件或软件系统)的某处⼀定出现了瓶颈。

此时,测试⼈员应配合开发⼈员进⾏分析尽快找出瓶颈的所在。

1、查看cpu是否是瓶颈⾸先查看CPU%是否已接近100%,若已经接近(>95%),再看其他指标的拐点出现的时刻是否与CPU压满的时刻基本⼀致,若⼀致,则说明测试不存在瓶颈。

若CPU未能压满,在继续查找其他瓶颈。

查看CPU利⽤率。

建议CPU指标如下: a) User Time:65%~70% b) System Time:30%~35% c) Idle:0%~5% 如果us,sy⾼于这个指标可以判断CPU有瓶颈2、查看内存是否瓶颈内存不⾜时,操作系统会使⽤虚拟内存,平凡进⾏页交换,这回造成ART(activity respond time)的上升。

3、查看磁盘I/O是否瓶颈磁盘I/O成为瓶颈时,会出现磁盘I/O繁忙,导致交易执⾏时在I/O处等待。

如图,当磁盘的Busy%>20%时,说明磁盘的I/O已⽐较繁忙。

4、查看中间是否瓶颈空闲线程的影响⽇志级别的影响JVM的影响JDBC连接池⼤⼩的影响查看⽹络带宽是否瓶颈性能测试⼤都在100M的局域⽹内进⾏,⼀般带宽不会成为瓶颈,但若是带宽<10M或是做⼀些⼤⽂件下载上传的测试时,⽹络带宽就有可能成为瓶颈。

5、查看数据库是否瓶颈联机事务处理系统需要频繁操作数据库,因此,数据库的设计、部署⽅式等会对系统的性能有较⼤影响。

造成数据库瓶颈的因素⽐较多,常见的有:数据库操作频繁,占⽤CPU较⼤数据库表未建索引,导致操作数据库时间过长数据库操作的常⽤表在⼀个表空间内,且在⼀个磁盘上,导致磁盘读写频繁数据库的连接池设置太⼩,导致数据库连接出现排队6、分析程序内部实现机制是否瓶颈程序内部的⼀些实现机制也可能会成为瓶颈,⽐如同步、异步⽅式,监控机制等。

Loadrunner 性能指标定位系统瓶颈

Loadrunner 性能指标定位系统瓶颈

Loadrunner 性能指标定位系统瓶颈判定cpu瓶颈1, %processor time平均值大于952,processor queue length大于2 (大于处理器个数+1).可以确定cpu瓶颈3, cpu空闲时间为零(zero percent idle cpu)4,过高的用户占用cpu时间(%user time)5, 过高的系统占用cpu时间(%priviliaged time:长期大于90%或者95%)备注:%user time(processor_total)表示耗费cpu的数据库操作,如排序,执行agg regate functions等。

假如该值很高,可考虑增加索引,尽量使用简单的表联接,水平分割大表格等方法来降低该值假如发现processor queue length显示的队列长度超过2,而处理器的利用率却一直很低,或许更应该去解决处理器阻塞问题,这里处理器一般不是瓶颈。

判定内存瓶颈与内存泄漏1,假如发生了内存泄漏,process\private bytes计数器和process\working s et计数器的值往往会升高,同时avaiable bytes的值会降低。

2,假如available mbytes(剩余物理内存数)的值很小(4 mb 或更小),则说明计算机上总的内存可能不足,或某程序没有释放内存。

定位磁盘瓶颈1, % disk time和avg.disk queue length 的值 (应不大于组成物理磁盘的主轴数的 1.5 到2倍) 很高,而page reads/sec页面读取操作速率很低,则可能存在磁盘瓶径。

2,physical disk\ disk reads/sec and disk writes/sec大于20 ms,则有可能磁盘瓶颈3,avg.disk sec/transfer盘中写入数据的平均时间,单位是秒,一般来说,定义该值小于15ms最为优异,介于15-30ms之间为良好,30-60ms之间为可以接受,超过60ms则需要考虑更换硬盘或硬盘的raid方式了4,disk transfers/sec指在此盘上读取/写入操作速率。

服务器性能优化工具如何识别和解决性能瓶颈

服务器性能优化工具如何识别和解决性能瓶颈

服务器性能优化工具如何识别和解决性能瓶颈在网络时代,服务器扮演着至关重要的角色,为我们提供了各种各样的服务。

然而,有时候服务器的性能可能会遇到瓶颈,导致网站响应变慢或是无法正常工作。

为了解决这个问题,我们可以利用性能优化工具,来识别和解决服务器性能瓶颈。

本文将会介绍如何使用这些工具来提升服务器的性能。

一、性能优化工具的分类性能优化工具可以分为两类:一类是实时监测工具,它们可以实时监测服务器的各项指标,如CPU使用率、内存占用、网络带宽等;另一类是性能分析工具,它们可以对服务器进行深入的分析,找出潜在的性能瓶颈,并提供相应的解决方案。

二、实时监测工具的应用实时监测工具可以帮助我们实时了解服务器的运行情况,以快速发现性能瓶颈。

常用的实时监测工具有Zabbix、Nagios等。

这些工具可以通过图表和报警等方式,直观地展示服务器的各项指标,包括CPU 使用率、内存占用、进程状态等。

通过这些数据,我们可以迅速定位到性能瓶颈所在,并进行相应的优化措施。

三、性能分析工具的应用性能分析工具可以对服务器进行深入分析,找出潜在的性能瓶颈和瓶颈原因。

常用的性能分析工具有Google Perf Tools、XHProf等。

这些工具可以通过采样或者跟踪的方式,记录服务器的运行情况,并提供详细的分析报告。

通过分析报告,我们可以了解到哪些函数或者数据库查询占用了较多的时间,从而找到性能瓶颈所在,并进行相应的优化。

四、解决性能瓶颈的方法在识别性能瓶颈之后,我们需要采取相应的措施来解决这些问题。

以下是一些常用的解决性能瓶颈的方法:1. 优化代码:对于代码运行过慢的情况,可以进行代码优化,如减少循环、使用高效的算法等。

此外,还可以通过并发编程来提升服务器的并发处理能力。

2. 数据库优化:对于数据库查询过慢的情况,可以通过建立索引、优化查询语句等方式来提升数据库性能。

3. 负载均衡:对于服务器负载过高的情况,可以通过负载均衡来分担服务器的负载压力,提高整体性能。

区分硬件瓶颈

区分硬件瓶颈

各项硬件使用剖析(一)---让你一眼就能区分瓶颈是Memory、processor ORdisk!各项硬件使用剖析(一)各项硬件的资源,如CPU、内存、硬盘输入输出、网络带宽等等。

在实际查看架构之前,先强调一个观念,不管是使用系统上哪一种资源,当使用率持续超过80%时,系统的性能一定会急速下滑,而不会显示线性关系,如下图所示:响应时间使用率 80%资源使用率与系统响应时间的关系注:从《操作系统》的知识来理解,如果在多用户环境中cup的使用率大于80%,进程就会在运行队列中花费大量的等待时间,响应时间和吞吐量就会下降。

3.1,内存Memory通常系统中所发生的问题是由于内存不足所导致,这是较常见的。

所以我们应该先监视内存,确认我们的服务器有足够的内存。

若要执行 windows 2000 上的 iis 5.0(如MOD 的web服务),一个专用web 服务器所需 ram 的最小容量是 128mb,但最好是 256mb 到1gb。

因为「iis 文件缓存」默认是使用最多一半可用的内存,因此备有的内存越多,「iis 文件缓存」就越多。

附注:windows 2000 advanced server 最多可支持 8gb 的 ram,但是「iis文件缓存」将不会利用 4gb 以上的 ram。

所有在Windows系统执行的应用程序都以为自已最起码有2GB的连续内存(称之为虚拟内存),当应用程序的线程在存取内存时,操作系统会将其映射(mapping)到某块物理内存,若物理内存不足,操作系统就把物理内存中某些较少用到的区块写至硬盘,以空出该物理内存给当前需要的程序。

Available MBytes 可用物理内存数说明:Available MBytes 是计算机上运行进程可用的物理内存数量,以兆字节为单位。

通过计算清零、空闲和待命内存列表的内存空间总数而得到。

空闲内存可以马上使用; 清零内存是由零值填满的内存页,用来防止后续进程获得旧进程使用的数据; 待命内存是从进程工作集(其物理内存)中删除然后进入磁盘的内存,但是该内存仍然可以收回。

数据库管理中的性能瓶颈识别与解决技巧

数据库管理中的性能瓶颈识别与解决技巧

数据库管理中的性能瓶颈识别与解决技巧数据库是现代信息系统中的重要组成部分,它存储和管理着大量的数据。

然而,在实际应用中,我们经常会遇到数据库性能不佳的问题,导致系统响应变慢或者出现错误。

这些问题称为数据库的性能瓶颈,识别和解决这些性能瓶颈是数据库管理员的重要工作之一。

识别数据库性能瓶颈时,首先需要关注以下几个关键指标:响应时间、吞吐量、并发性和资源利用率。

响应时间是衡量数据库性能的最直接指标,表示一个数据库操作从开始到完成所需要的时间。

吞吐量表示系统在一定时间内能处理的请求量,也是反映数据库性能的重要指标。

并发性指的是系统同时处理多个用户请求的能力。

资源利用率表示数据库环境中的硬件资源使用情况,包括CPU、内存、磁盘和网络等。

对于数据库性能瓶颈的识别,可以采取以下几种技巧:1. 监控数据库性能:通过使用数据库性能监控工具,实时监视数据库的性能指标。

这些工具可以收集和分析数据库的运行数据,并生成相应的监控报表。

通过定期分析这些报表,可以发现潜在的性能瓶颈。

2. 分析并优化查询语句:查询语句是数据库性能瓶颈的重要来源之一。

可以通过分析慢查询日志和执行计划,找出耗时较长的查询语句,并对其进行优化。

常见的优化技巧包括添加索引、重写查询语句、合理使用连接、避免不必要的表扫描等。

3. 优化数据库配置:数据库的配置参数对性能有着重要影响。

合理配置缓冲区、日志系统、连接数等参数,可以提高数据库的性能。

通过定期对数据库参数进行调整和优化,可以降低或消除性能瓶颈。

4. 优化数据模型设计:数据库的数据模型在很大程度上影响着性能。

合理的数据模型设计可以减少数据的冗余和重复,提高查询效率。

同时,还可以通过分区、分表等技术来优化数据存储和访问效率。

5. 合理分配系统资源:数据库运行在服务器上,服务器的资源分配对性能至关重要。

合理配置服务器的内存、CPU、磁盘等资源,可以提高数据库的性能。

此外,还可以考虑在分布式环境下部署数据库,通过横向扩展提高系统的整体性能。

CPU和主板的搭配

CPU和主板的搭配
由此我们可以换算出其他不同前端总线CPU的带宽:266MHz FSB的传输带宽为2.1GB/s;333MHz FSB的传输带宽为2.7GB/s;400MHz FSB的传输带宽为3.2GB/s;533MHz FSB的传输带宽为4.2GB/s,800MHz FSB的传输带宽为6.4GB/s。
内存速率是指内存的工作频率,例如DDR266的工作频率即为266MHz,根据内存带宽的算法:带宽=总线位宽/8×一个时钟周期内交换的数据包个数× 总线频率,DDR266的带宽=64/8×2×133=2128,它的传输带宽为2.1GB/s,因此DDR266又俗称为PC2100,这里的2100 就是指其内存带宽约为2100MB。
同理,如果购买的是P4系列处理器,则应该采用DDR400甚至双通道的DDR333或DDR400内存来匹配,以免出现CPU带宽浪费过多,而影响电脑的整体性能的情况。
了解了以上知识,我们在组装电脑时,就能确切知道该如何搭配CPU和内存了。当然,如果购买的是品牌机,也可从以上学到的这些知识自己去分析品牌机配置的合理性,毕竟现在的品牌机无论是品牌还是型号都多种多样,不可能确定自己所购买的就是属于合理配置的机型,在我们了解了这些配置的规律后,就可以根据这种规律来选择不同型号、牌子的品牌机,从中挑选出性价比最高的机型。
不过,这里提示一点,事实上通常采用赛扬4系列的品牌机,搭配的内存只是DDR333。虽然这会浪费CPU 0.5GB/s的带宽速率,但这只是理论上的数据,在基于533MHz FSB的CPU与同一牌子的DDR333和DDR400平台的测试数据中显示,虽然由于DDR333速率确实较DDR400相差一截而要逊色一些,但相差的距离没有理论上的15%,而只有7%左右(例如在内存的整体读写性能PCMark 2002 Pro中显示,DDR333为13270,而DDR400为13496),在某些测试项目中(例如内存的延迟测试、Super π、Quake 3)两者的性能甚至几乎一样。因此,如果手头资金比较紧缺,配置的内存略低一个档次也不用太担心CPU性能的浪费。就品牌机而言,从档次和用途上来看,用 DDR333加赛扬4也是属于比较合理的搭配。

性能测试--瓶颈分析方法

性能测试--瓶颈分析方法

性能测试--瓶颈分析方法1、内存分析方法内存分析用于判断系统有无内存瓶颈,是否需要通过增加内存等手段提高系统性能表现。

内存分析需要使用的计数器:Memory类别和Physical Disk类别的计数器。

内存分析的主要方法和步骤:〔1〕首先查看Memory\Available Mbytes指标如果该指标的数据比较小,系统可能出现了内存方面的问题,需要继续下面步骤进一步分析。

注:在UNIX/LINUX中,对应指标是FREE(KB)〔2〕注意Pages/sec、Pages Read/sec和Page Faults/sec的值操作系统回利用磁盘较好的方式提高系统可用内存量或者提高内存的使用效率。

这三个指标直接反应了操作系统进行磁盘交换的频度。

如果Pages/sec的技术持续高于几百,可能有内存问题。

Pages/sec值不一定大九说明有内存问题,可能是运行使用内存映射文件的程序所致。

Page Faults/sec说明每秒发生页面失效次数,页面失效次数越多,说明操作系统向内存读取的次数越多。

此事需要查看Pages Read/sec的计数值,该计数器的阀值为5,如果计数值超过5,则可以判断存在内存方面的问题。

注:在UNIX/LINUX系统中,对于指标是(page)si和(page)so.(3)根据Physical Disk计数器的值分析性能瓶颈对Physical Disk计数器的分析包括对Page Reads/sec和%Disk Time及Aerage Disk Queue Length的分析。

如果Pages Read/sec很低,同时%Disk Time 和Average Disk Queue Length的值很高,则可能有磁盘瓶颈。

但是,如果队列长度增加的同时Pages Read/sec并未降低,则是内存不足。

注:在UNIX/LINUX系统中,对应的指标是Reads(Writes)per sec、Percent of time the disk is busy和Average number of transactions waiting for service.2、处理器分析法〔1〕首先看System\%Total Processor Time 性能计数器的计数值该计数器的值表达服务器整体处理器利用率,对多处理器的系统而言,该计数器提醒所有CPU的平均利用率。

服务器性能瓶颈分析如何发现瓶颈并优化

服务器性能瓶颈分析如何发现瓶颈并优化

服务器性能瓶颈分析如何发现瓶颈并优化随着互联网的快速发展,服务器已经成为现代社会中不可或缺的重要组成部分。

然而,在服务器运行过程中,由于各种原因可能会出现性能瓶颈,导致服务器运行速度变慢,甚至服务中断。

因此,及时发现服务器性能瓶颈并进行优化是保障服务器正常运行的关键。

本文将介绍如何进行服务器性能瓶颈分析,发现瓶颈并进行优化的方法。

一、性能瓶颈的定义和影响性能瓶颈是指在服务器运行过程中,某个组件或环节的性能达到瓶颈状态,限制了整体性能的提升。

性能瓶颈的出现会导致服务器响应速度变慢,服务质量下降,甚至系统崩溃。

常见的性能瓶颈包括CPU 利用率过高、内存占用过多、磁盘I/O繁忙、网络带宽不足等。

二、性能瓶颈的发现方法1. 监控工具通过监控工具可以实时监测服务器各项性能指标,及时发现异常情况。

常用的监控工具包括Zabbix、Nagios、Cacti等,通过这些工具可以查看CPU利用率、内存占用、磁盘I/O情况、网络带宽利用率等指标,从而找出性能瓶颈所在。

2. 性能测试定期进行性能测试可以模拟服务器在高负载情况下的表现,发现潜在的性能瓶颈。

可以使用压力测试工具如JMeter、LoadRunner等进行性能测试,观察服务器在高负载情况下的响应速度和稳定性,找出性能瓶颈并进行优化。

3. 日志分析通过分析服务器的日志文件,可以发现一些潜在的性能问题。

例如,可以通过分析系统日志、应用程序日志等,找出异常情况和错误信息,从而定位性能瓶颈所在。

三、性能瓶颈的优化方法1. 升级硬件当服务器性能瓶颈是由硬件性能不足导致时,可以考虑升级硬件来提升服务器性能。

例如,可以增加CPU核心数、扩展内存容量、更换高速硬盘、升级网络设备等,从而提升服务器的整体性能。

2. 优化软件配置通过优化软件配置可以提升服务器性能,减少性能瓶颈的出现。

例如,可以优化数据库索引、调整应用程序参数、优化网络配置等,从而提升服务器的性能表现。

3. 负载均衡通过负载均衡技术可以将请求分发到多台服务器上,避免单台服务器出现性能瓶颈。

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如何判断CPU和内存的搭配瓶颈CPU主频也叫时钟频率,单位是MHz,用来表示CPU 的运算速度。

CPU的工作频率(主频)包括两部分:外频与倍频,两者的乘积就是主频。

倍频的全称为倍频系数。

CPU 的主频与外频之间存在着一个比值关系,这个比值就是倍频系数,简称倍频。

倍频可以从1.5一直到23以至更高,以0.5为一个间隔单位。

外频与倍频相乘就是主频,所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。

由于主频并不直接代表运算速度,所以在一定情况下,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。

因此主频仅仅是CPU 性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能.大家知道,计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的。

晶体振荡器控制着时钟速度,在石英晶片上加上电压,其就以正弦波的形式震动起来,这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。

晶体的震动以正弦调和变化的电流的形式表现出来,这一变化的电流就是时钟信号。

而内存本身并不具备晶体振荡器,因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的,也就是说内存无法决定自身的工作频率,其实际工作频率是由主板来决定的。

再说说为什么会有前端总线一说吧,总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。

通俗的说,就是多个部件间的公共连线,用于在各个部件之间传输信息。

人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。

总线的种类很多,前端总线的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是将CPU连接到北桥芯片的总线。

计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。

北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件,并和南桥芯片连接。

CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片,进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。

前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道,因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大,如果没足够快的前端总线,再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。

数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率,即数据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8。

目前PC 机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种,前端总线频率越大,代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大,更能充分发挥出CPU的功能。

现在的CPU技术发展很快,运算速度提高很快,而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU,较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU,这样就限制了CPU性能得发挥,成为系统瓶颈。

外频与前端总线频率的区别:前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度,更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。

而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的,也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次,它更多的影响了PCI及其他总线的频率。

之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆,主要的原因是在以前的很长一段时间里(主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时),前端总线频率与外频是相同的,因此往往直接称前端总线为外频,最终造成这样的误会。

随着计算机技术的发展,人们发现前端总线频率需要高于外频,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技术,或者其他类似的技术实现这个目的。

这些技术的原理类似于AGP的2X或者4X,它们使得前端总线的频率成为外频的2倍、4倍甚至更高,从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。

再说说AMD和INTER的区别吧AMD与Intel目前最大的区别就是指令集的区别,双核的概念AMD早就应用了,只不过不如现在的双芯处理器那么的成熟。

这也就是为什么英特尔用G代表,而AMD用XXXX+来代表编号,英特尔高频低能,AMD低频高能,所以为什么一般同档次的产品AMD的主频比英特尔的低,其实并不低,只是表现方法不同罢了。

例如AMD的2500+就相当于英特尔的2.5G。

CPU的处理性能不应该单去看主频,而INTEL正是基于相当相当一部分人对CPU的不了解,采用了加长管线的做法来提高频率,从而误导了相当一部分的人盲目购买。

CPU的处理能力简单地说可以看成:实际处理能力=主频*执行效率,就拿P4E来说他的主频快是建立在使用了更长的管线基础之上的,而主频只与每级管线的执行速度有关与执行效率无关,加长管线的好处在与每级管线的执行速度较快,但是管线越长(级数越多)执行效率越低下,AMD的PR值可能会搞得大家一头雾水,但是却客观划分了与其对手想对应的处理器的能力。

为什么实际频率只有1.8G的AMD 2500+处理器运行速度比实际频率2.4G的P4-2.4B还快?为什么采用0.13微米制程的Tulatin核心的处理器最高只能做到1.4G,反而采用0.18微米制程的Willamette核心的处理器却能轻松做到2G?下面我们就来分析一下到底是什么原因导致以上两种“怪圈”的存在。

每块CPU中都有“执行管道流水线”的存在(以下简称“管线”),管线对于CPU的关系就类似汽车组装线与汽车之间的关系。

CPU的管线并不是物理意义上供数据输入输出的的管路或通道,它是为了执行指令而归纳出的“下一步需要做的事情”。

每一个指令的执行都必须经过相同的步骤,我们把这样的步骤称作“级”。

管线中的“级”的任务包括分支下一步要执行的指令、分支数据的运算结果、分支结果的存储位置、执行运算等等…… 最基础的CPU管线可以被分为5级:1、取指令2、译解指令3、演算出操作数4、执行指令5、存储到高速缓存你可能会发现以上所说的5级的每一级的描述都非常的概括,同时如果增加一些特殊的级的话,管线将会有所延长:1、取指令1 2、取指令2 3、译解指令1 4、译解指令2 5、演算出操作数6、分派操作7、确定时8、执行指令9、存储到高速缓存1 10、存储到高速缓存2 无论是最基本的管线还是延长后的管线都是必须完成同样的任务:接受指令,输出运算结果。

两者之间的不同是:前者只有5级,其每一级要比后者10级中的每一级处理更多的工作。

如果除此以外的其它细节都完全相同的话,那么你一定希望采用第一种情况的“5级”管线,原因很简单:数据填充5级要比填充10级容易的多。

而且如果处理器的管线不是始终充满数据的话,那么将会损失宝贵的执行效率——这将意味着CPU的执行效率会在某种程度上大打折扣。

那么CPU管线的长短有什么不同呢?——其关键在于管线长度并不是简单的重复,可以说它把原来的每一级的工作细化,从而让每一级的工作更加简单,因此在“10级”模式下完成每一级工作的时间要明显的快于“5级”模式。

最慢的(也是最复杂)的“级”结构决定了整个管线中的每个“级”的速度——请牢牢记住这一点!我们假设上述第一种管线模式每一级需要1个时钟周期来执行,最慢可以在1ns内完成的话,那么基于这种管线结构的处理器的主频可以达到1GHz (1/1ns = 1GHz)。

现在的情况是CPU内的管线级数越来越多,为此必须明显的缩短时钟周期来提供等于或者高于较短管线处理器的性能。

好在,较长管线中每个时钟周期内所做的工作减少了,因此即使处理器频率提升了,但每个时钟周期缩短了,每个“级”所用的时间也就相应的减少了,从而可以让CPU运行在更高的频率上了。

如果采用上述的第二种管线模式,可以把处理器主频提升到2GHz,那么我们应该可以得到相当于原来的处理器2倍的性能——如果管线一直保持满载的话。

但事实并非如此,任何CPU内部的管线在预读取的时候总会有出错的情况存在,一旦出错了就必须把这条指令从第一级管线开始重新执行,稍微计算一下就可以得出结论:如果一块拥有5级管线的CPU在执行一条指令的时候,当执行到第4级时出错,那么从第一级管线开始重新执行这条指令的速度,要比一块拥有10级管线的CPU在第8级管线出错时重新执行要快的多,也就是说我们根本无法充分的利用CPU的全部资源,那么我们为什么还需要更高主频的CPU呢??回溯到几年以前,让我们看看当时1.4GHz和1.5GHz的奔腾四处理器刚刚问世之初的情况:当时Intel公司将原奔腾三处理器的10级管线增加到了奔腾四的20级,管线长度一下提升了100%。

最初上市的1.5GHz奔腾四处理器曾经举步维艰,超长的管线带来的负面影响是由于预读取指令的出错从而造成的执行效率严重低下,甚至根本无法同1GHz 主频的奔腾三处理器相对垒,但明显的优势就是大幅度的提升了主频,因为20级管线同10级管线相比,每级管线的执行时间缩短了,虽然执行效率降低了,但处理器的主频是根据每级管线的执行时间而定的,跟执行效率没有关系,这也就是为什么采用0.18微米制程的Willamette核心的奔腾四处理器能把主频轻松做到2G的奥秘!固然,更精湛的制造工艺也能对提升处理器的主频起到作用,当奔腾四换用0.13微米制造工艺的Northwood 核心后,主频的优势才大幅度体现出来,一直冲到了3.4G,长管线的CPU只有在高主频的情况下才能充分发挥优势——用很高的频率、很短的时钟周期来弥补它在预读取指令出错时重新执行指令所浪费的时间。

但是,拥有20级管线、采用0.13微米制程的Northwood核心的奔腾四处理器的理论频率极限是3.5G,那怎么办呢?Intel总是会采用“加长管线”这种屡试不爽的主频提升办法——新出来的采用Prescott核心的奔腾四处理器(俗称P4-E),居然采用了31级管线,通过上述介绍,很明显我们能得出Prescott核心的奔四处理器在一个时钟周期的处理效率上会比采用Northwood核心的奔四处理器慢上一大截,也就是说起初的P4-E并不比P4-C的快,虽然P4-E 拥有了更大的二级缓存,但在同频率下,P4-E绝对不是P4-C的对手,只有当P4-E的主频提升到了5G以上,才有可能跟P4-3.4C的CPU对垒,著名的CPU效能测试软件SuperPi 就能反应出这一差距来:P4-3.4E的处理器,运算Pi值小数点后100万位需要47秒,这仅相当于P4-2.4C的成绩,而P4-3.4C运算只需要31秒,把同频率下的P4-3.4E远远的甩在了后面!!AMD 2500+处理器,采用了10级管线,只有1.8G的主频却能匹敌2.4G的P4;苹果电脑的G4处理器,更是采用了7级管线,只有1.2G的主频却能匹敌2.8C 的P4,这些都要归功于更短的管线所带来的更高的执行效率,跟它们相比,执行效率方面Intel输在了管线长度上,但主频提升方面Intel又赢在了管线长度上,因为相对于“管线”这个较专业的问题,大多数消费者还是陌生的,人们只知道“处理器的主频越高速度就越快”这个片面的、错误的、荒谬的理论!!这就是Intel的精明之处!!!内存主频和CPU主频一样,习惯上被用来表示内存的速度,它代表着该内存所能达到的最高工作频率。

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