Как повысить производительность ПК, модернизировать процессор, память или тактовую частоту?

Question

ПК имеет микропроцессор, который обрабатывает 16 инструкций на микросекунду. Каждая команда имеет длину 64 бит. Его память может извлекать или хранить данные или инструкции со скоростью 32 бит на микросекунду. Упомяните 3 варианта обновления производительности системы. Какой вариант дает наиболее улучшенную производительность?

И ответ предоставленный

а) обновить процессор на один с удвоенной скоростью

б) обновлением памяти с одной удвоенной скоростью

с) двойной скоростью часы

(б) обеспечивает наиболее улучшенную производительность.

Преодоление узкого места ПК может улучшить интегрированную производительность.

Однако моя проблема заключается в том, что я не уверен, почему b дает наиболее улучшенную производительность. Кроме того, будут ли a и c давать такую ​​же производительность? Будет ли она обеспечивать такую ​​же производительность? Может ли он быть рассчитан? Я не уверен, как эти разные части будут работать на производительность.

Answer 1

ведущий пункт Ваш вопрос содержит необходимые цифры, чтобы понять, почему это б):

скорость обработки ЦП устанавливается на 16 команд за микросекунды. Таким образом, инструкция принимает меньше, чем микросекунда для выполнения.

Каждая инструкция имеет длину 64 бит, но система памяти извлекает данные со скоростью 32 бит на микросекунду. Поэтому для получения одной команды (например, 64 бит) требуется две микросекунд.

Узкое место понятно: для получения инструкции (2 мкс) требуется больше времени, чем для ее выполнения (1/16thμs).

Если увеличить скорость процессора (ответ а)), процессор будет выполнять индивидуальную инструкцию быстрее, но он все равно будет ждать простоя, по крайней мере 2 мкс для следующей инструкции, чтобы прибыть, поэтому улучшение впустую.

Чтобы устранить узкие места, вам необходимо увеличить скорость системы памяти, чтобы она соответствовала скорости выполнения ЦП, поэтому память должна считывать 64 бита в 1/16 мкс (или 32 бита в 1/32 мкс).

Я предполагаю, что ответ c) относится к увеличению скорости некоторых системных мастер-часов, которые также увеличивают скорость передачи данных по ЦП и памяти. Это улучшило бы производительность, но процессор все равно был бы скошен до скорости памяти.

Обратите внимание, что ваш вопрос описывает упрощенный компьютер. Компьютеры были такими же, как первоначально, когда процессор напрямую обращался к памяти, инструкцией по инструкциям. Однако, поскольку процессоры стали быстрее, памяти не было - так, что компьютерные инженеры добавили уровни кеша: это намного более быстрая память (но намного меньше по мощности), где инструкции (и память данных) можно считывать так быстро, как CPU может их выполнять, решая узкое место, не требующее, чтобы вся системная память соответствовала скорости процессора.