Comment améliorer les performances de votre PC, processeur de mise à niveau, mémoire ou vitesse d'horloge?

Question

Un PC a un microprocesseur qui traite 16 instructions par microseconde. Chaque instruction a une longueur de 64 bits. Sa mémoire peut récupérer ou stocker des données/instructions à raison de 32 bits par microseconde. Mentionnez 3 options pour améliorer les performances du système. Quelle option offre la meilleure performance?

Et la réponse fournie est

a) mettre à niveau le processeur à une avec deux fois la vitesse

b) mettre à jour la mémoire avec une deux fois la vitesse

c) de la vitesse du double de l'horloge

(b) donne la meilleure performance.

Surmonter le goulot d'étranglement d'un PC peut améliorer les performances intégrées.

Cependant, mon problème est que je ne suis pas sûr de savoir pourquoi b donne la performance la plus améliorée. De plus, a et c donneraient-ils la même performance? Est-ce que cela donnera la même performance? Peut-il être calculé? Je ne suis pas sûr de la façon dont ces différentes parties fonctionneraient sur la performance.

Answer 1

principal paragraphe de votre question contient les chiffres nécessaires pour voir pourquoi il est b):

taux de traitement de la CPU est fixé à 16 instructions par microseconde. Ainsi, une instruction prend moins d'une microseconde à exécuter.

Chaque instruction a une longueur de 64 bits, mais le système de mémoire récupère des données à 32 bits par microseconde. Il faut donc deux microsecondes pour récupérer une instruction unique (c'est-à-dire 64 bits).

Le goulot d'étranglement est clair: il faut plus de temps pour récupérer une instruction (2μs) que pour l'exécuter (1/16μs).

Si vous augmentez la vitesse du CPU (réponse a)), la CPU exécute une instruction individuelle plus rapide, mais il sera toujours en attente de repos au moins 2μs pour l'instruction suivante pour arriver, si l'amélioration est gaspillée. Pour éliminer les goulots d'étranglement, vous devez augmenter la vitesse du système de mémoire afin qu'elle corresponde à la vitesse d'exécution de la CPU. La mémoire doit donc lire 64 bits en 1/16μs (ou 32 bits en 1/32μs).

Je suppose que la réponse c) fait référence à l'augmentation de la vitesse de certaines horloges mères à l'échelle du système, ce qui augmenterait également les débits de données de la CPU et de la mémoire. Cela améliorerait les performances, mais le processeur serait toujours asservi à la vitesse de la mémoire.

Notez que votre question décrit un ordinateur simpliste. Les ordinateurs étaient comme cela à l'origine, où le CPU accédait directement à la mémoire, instruction par instruction. Les ordinateurs ont ajouté des niveaux de cache: c'est une mémoire beaucoup plus rapide (mais beaucoup plus petite) où les instructions (et la mémoire de données) peuvent être lues aussi vite qu'une CPU peut les exécuter, résolvant le goulot d'étranglement sans avoir besoin de faire toute la mémoire du système correspond à la vitesse du processeur.