字大小和时钟速度之间的差异？

Question

我不知道我的问题是否相关。但我想知道的是，这两者如何影响cpu性能？我唯一知道具有相同架构的CPU，时钟速度越高CPU的处理能力越快，但字大小怎么样？它将如何影响CPU的速度以及哪一个真正决定CPU的速度？它是否相互矛盾？谢谢。

Answer 1

理论上，更大的字大小使代码有点更慢。原因是在64位架构中，指针是64位字，因此充满指针（列表，树，散列表......）的数据结构倾向于使用比32上的等效代码更多的RAM。位结构。通用RAM很慢（它的响应速度不如CPU所希望的那么快），因此CPU嵌入了少量快速RAM，称为缓存，其中存储了最常用的数据。缓存大小有限（在英特尔的现代x86上通常为32 kB）。 64位指针使处理器难以存储尽可能多的数据元素，从而降低了性能。

<强>然而...

上面有几点需要注意，特别是在x86平台上：

1. 在许多应用程序中，大部分数据都不是指针。例如。在3D重型应用程序（游戏）中，大多数数据是图片（纹理）和对象坐标。此类数据不受平台默认字大小的影响。

2. 64位指针允许应用程序轻松处理超过4 GB的RAM。对于具有超过4 GB RAM的机器上的RAM饥饿应用程序（例如摄影编辑），64位字允许使用更多RAM，虽然速度慢，但仍然比硬盘快得多。在相同的情况下，32位应用程序可以兼顾RAM和硬盘之间的数据块。

3. 在x86处理器上（因此这是所有现代PC和Mac上发生的情况），由于历史原因，64位模式不仅仅带有64位寄存器;它还为应用程序提供了两倍的寄存器，这有助于提高性能。 64位模式还附带SSE2，它比以前使用的x86处理器更快地处理浮点数据。

因此，在PC或Mac上，如果可能，请选择64位操作系统和应用程序。 64位代码的更好性能不是字大小更大的结果;它是历史上在这些架构上采用64位模式的其他功能的结果。

在其他系统（例如PowerPC）上，当32位和64位模式都可用时，通常首选32位，除了需要大量内存的应用程序（想要访问超过4 GB的RAM，假设RAM大小可用），并且很少有应用程序想要对超过32位的整数执行计算（例如，这种情况会发生在一些加密算法中）。

Answer 2

理论上......

当我们测量CPU内存读/写数据传输时，内存流量以每秒字节数为单位组成：

1. 内存字大小（宽度），以字节为单位
2. CPU时钟速度
3. 每次读/写的CPU周期

DataTransfer = WordSize * CpuClock / RW_Cycles

修改

我理论上讲！从理论上讲，这种方法可以100％工作，也可以用于DSP处理器或FPGL逻辑。在现代CPU下，DMA逻辑也是如此，为什么-1？

Answer 3

嗯，这一切都会影响速度...你有内存总线大小，处理器总线大小，缓存行大小，寄存器大小，时钟速度（可能因CPU的不同部分而异），每个周期数不同指令，指令延迟，芯片多线程，超标量执行单元等。没有简单的公式来获取时钟速度和字大小来比较单位，看看哪个更快。显然1mhz 8位CPU比64位3.2ghz CPU慢，但确定1.8 ghz 64位CPU是否比2.4 ghz 32位机器更快是一个问题，并且可能取决于确切的工作量。分析您的工作量是唯一真正了解的方法。

Answer 4

时钟速度不受字大小的影响，因为字大小由数据总线的大小决定，所以cpu只从内存读取/写入一次，无论是32位还是64位位。

Answer 5

大多数情况下，CPU会将数据从一个地方复制到另一个地方。如果它能够以64位粒度而不是8位进行，那么速度提高了8倍。

这与操作原理相同。 32位CPU上的32位加法可以比8位CPU快4倍（不计算内存访问的增益）。

EDIT（关于时钟速度）：所有CPU操作（从内存加载，存储到内存，添加值......）需要执行给定数量的时钟周期，通常是RISC CPU的一个时钟周期。时钟周期的持续时间直接取决于时钟的频率。 1GHz时钟意味着每秒10亿个时钟周期，即每秒执行10亿次CPU操作。使用2GHz时钟，CPU可以在同一秒内执行两倍的操作。