CPU性能參數：MIPS，頻率，IPC，CPI，時鐘週期，機器週期，指令週期，主頻
首先，瞭解下晶振的作用。沒有晶振，就沒有時鐘週期；沒有時鐘週期，就無法執行程序代碼，單片機就無法工作。 單片機工作時，是一條一條地從ROM中取指令，然後一步一步地執行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之爲一個機器週期，這是一個時間基準。—個機器週期包括12個時鐘週期。如果一個單片機選擇了12MHz晶振，它的時鐘週期是1／12us，它的一個機器週期是12×(1／12)us，也就是1us。 MCS—51單片機的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個機器週期就行了，有一些完成得比較饅，得要2個機器週期，還有兩條指令要4個機器週期才行。爲了衡量指令執行時間的長短，又引入一個新的概念：指令週期。所謂指令週期就是指執行一條指令的時間。例如，當需要計算DJNZ指令完成所需要的時間時，首先必須要知道晶振的頻率，設所用晶振爲120MHz，則一個機器週期就是0.1us。而DJNZ指令是雙週期指令，所以執行一次的指令週期爲0.2us，每秒執行指令次數爲5百萬，即5mips。
MIPS與處理器頻率的關係
- IPS: 每秒鐘所能執行的指令條數，對於微型計算機可用CPU的主頻和每條指令的執行所需的時鐘週期來衡量。
- MIPS: 衡量ARM及其他的cpu的性能，表示每秒能運行多少個百萬指令，MIPS越高，性能越高。
- 頻率: 表示一秒振盪多少個週期 (MHz時鐘速度)
- IPC:（instruction per clock) 表示每（時鐘）週期運行多少個指令.
準確的CPU性能判斷標準應該是： MIPS=頻率 x IPC
這個公式最初由英特爾提出並被業界廣泛認可。實際上是頻率和IPC在真正影響CPU性能。頻率是用來計算MIPS，單獨時是一個沒有用的指標，是MIPS的附屬指標。一個cpu頻率再高，IPC是0的話，性能直接就是0，是個廢物，參見電子遷移率100%的cpu，cpu可以升到4.0GHZ，但不能輸出任何性能，不能運行任何指令。
MIPS是理論值，理論上CPU每秒處理的萬條指令數，實際數量小於這個值。
主頻，MIPS，CPI，時鐘週期，機器週期，指令週期
轉自：http://blog.csdn.net/xiaojianpitt/article/details/7613489
- 時鐘頻率又稱主頻 f ，它是指CPU內部晶振的頻率，常用單位爲MHz，它反映了CPU的基本工作節拍。
- 時鐘週期t : t =1/ f; 主頻的倒數
- 機器週期 : m*t ;一個機器週期包含若干個（m個）時鐘週期
- 指令週期：mtn 執行一條指令所需要的時間，一般包含若干個（n個）機器週期
- CPI ：（clock per instruction）= m*n; 平均每條指令的平均時鐘週期個數
指令週期 = CPI×時鐘週期 = n×m×時鐘週期=nm/主頻f, 注意指令週期單位是s或者ns，CPI無量綱 - IPC：（instruction per clock) 表示每（時鐘）週期運行多少個指令.
- MIPS = 每秒執行百萬條指令數 = 1/（CPI×時鐘週期×10的6次方）= 1/（指令週期×10的6次方） = 主頻/（CPI×10的6次方） = 頻率*IPC/10的6次方
- MFLOPS 每秒百萬浮點運算次數。代表了CPU處理浮點運算的能力。與MIPS不能相互轉換
包含關係：指令週期通常用若干個機器週期來表示，在機器語言中，使用執行一條指令所需要的機器週期數來說明指令執行的速度。而機器週期又包含若干個時鐘週期。時鐘週期是最基本的操作單位。
題： 若某處理器的時鐘頻率爲500MHz，每4個時鐘週期組成一個機器週期，執行一條指令需要3個機器週期，則該處理器的一個機器週期▁8▁ns，平均執行速度爲▁42▁MIPS
解析如下：
時鐘週期T等於主頻的倒數，即T=1/500MHz=1/（0.5×10的9次方Hz）=2 ns，機器週期等於4個時鐘週期即=4T=4×2 ns=8 ns，每條指令的時鐘週期數CPI=3×4=12，則平均速度爲：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後面加6個0=500×10的6次方=0.5×10的9次方，1/10的9次方 Hz=1ns
每條指令的時鐘週期數CPI=3×4=12，執行一條指令需要3個機器週期數，一個機器週期包含4個時鐘週期，所以CPI=3×4=12，這裏計算 的都是週期的個數，和具體的時間ns納秒沒有關係，若帶上具體的時間，一個時鐘週期T=2ns，一個機器週期就是2×4=8ns，執行一條指令需要三個機 器週期得出執行一條指令需要的具體時間爲3×8=24ns，執行每條指令的需要的時鐘週期數CPI換句話說就是把執行每條指令需要的時間24ns換算成時 鍾週期個數表示，爲多少個時鐘週期個數?時鐘週期是最基本的時間操作單位，500MHz主頻的處理器一個時鐘週期爲2ns，24ns等於多少個時鐘週期？24/2=12個時鐘週期，即那一句：“每條指令的時鐘週期數CPI=12”。
轉自：https://blog.csdn.net/xiaojianpitt/article/details/7613489