2. 컴퓨터의 성능 (2/3) CPU 성능 분석

CPU의 사양 중 클록 속도라는 것이 있다.

클록 속도는 1초당 1.0 * 10^9 사이클을 나타내며 1ns이다.

하지만 클록속도가 3GHz인 CPU가 2GHz인 CPU보다 반드시 성능이 우수하다곤 할 수 없다.

클럭 속도는 CPU의 성능에 영향을 주는 요소 중 하나이기 때문이다.

예를 들면,

두발 자전거와 세발 자전거가 있을 때,

세발 자전거가 두발 자전거보다 바퀴가 작아 빠르게 돌릴 수 있지만,

페달을 더 빨리 밟는다고 해서 두발 자전거보다 더 빠른 건 아니다.

CPU의 성능은 앞장의 프로그램 실행 시간으로 나타낼 수 있고,

CPU의 성능이 좋을 수록, 프로그램 실행 시간이 짧다.(반비례)

프로그램 실행 시간은 다음 3개 요소로 나타낼 수 있다.

첫 번째 요소의 명령어 개수는

프로그램의 크기를 의미한다.

이 때 명령어 개수는 명령어 종류의 수가 아니다.

하나의 프로그램에 명령어 수가 많으면, 실행 시간이 오래 걸린다.

두 번째 요소의 사이클 개수는

CPI라고 한다. 하나의 명령어를 실행하는데 필요한 클록 사이클의 수를 말하며,

명령어마다 CPI가 다르기 때문에 여기 수준에선 평균CPI를 사용한다.

명령어 유형별 실행 빈도(%)와, 각 명령어에 대한 사이클 수를 사용해 계산한다.

만약, 특정 명령어가 최적화된 상태에서 CPI평균을 구할려면,

그 부분만 따로 계산하는게 아니라, 최적화가 적용된 상태에서 다시 구해야한다.

(최적화가 됐으니 비율 합이 100%가 안 나오는게 맞다)

세 번째 요소의 시간은

사이클 시간을 말하며, 클록 한 사이클에 소요되는 시간이다.

사이클 시간의 역수를 클록률, 클록 속도라고 한다.

이제 다시 정리해보면

CPU 실행 시간 = 명령어 개수 * 평균 CPI * 사이클 시간

= 명령어 개수 * 평균 CPI / 클록 속도(사이클 시간 역수)

로 압축이 된다.

프로세서 속도를 가늠하기 위한 척도로

1초 동안 실행한 명령어 개수를 의미하는 IPS에

100만을 나눈 값이다.

여기서 클록 속도는 1GHz가 기본 단위이다.

예를 들자면, 이런 형태다.

출처 : 컴퓨터 아키텍처 컴퓨터 구조 및 동작 원리 (한빛 아카데미)

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