Computer Architecture

性能公式¶

CPU 时间 (CPU Time) = 指令数 (Instruction Count) × 指令平均周期数（CPI，Cycle Per Instruction）× 时钟周期 (Clock Cycle)

下面表格用「有/无」标出不同层次是否会影响性能公式中的三项，并给出一个直观例子：

层次	指令数	CPI	时钟周期	例子
算法 (Algorithms)	有	有	无	冒泡 vs 快排：指令数差很多；顺序 vs 随机访问：cache miss 多，CPI 更高
编程语言 (Programming Language)	有	有	无	Python/Java vs C：运行时/抽象开销带来更多指令；GC/动态派发/边界检查增加停顿
编译器 (Compiler)	有	有	无	`-O0` vs `-O3`：优化减少指令并降低停顿；但编译器不能改变硬件频率/周期
指令集 ISA (ISA)	有	有	有	SIMD/FMA 让同样工作更少指令；可变长/复杂解码可能拉长关键路径限制最高频率
处理器组织/微架构 (Processor Organization)	无	有	有	乱序/预测/缓存影响停顿→CPI；流水线级数/关键路径决定频率→周期
器件与工艺 (Device & Technology)	无	有	有	更先进工艺可提高频率→周期更小；更慢的存储器/互连会让访存停顿（以周期计）更大

请参考 ppt。