Den tid det tar att hitta instruktioner och göra dem tillgängliga för CPU kallas
instruktion hämta tid . Det är en viktig del av
instruktionscykeln , som är den grundläggande processen genom vilken en dator kör program.
Här är en uppdelning av de faktorer som bidrar till instruktionshämtningstiden:
1. Minnesåtkomsttid:
* latens: Det är den tid det tar för data att resa från minnet till CPU. Det beror på typen av minne (t.ex. RAM, cache, disk) och avståndet som data behöver för att resa.
* bussbandbredd: Detta är den hastighet med vilken data kan överföras mellan minnet och CPU.
* Minnesbidrag: Om flera processer eller trådar försöker komma åt samma minnesplats samtidigt kan det finnas förseningar på grund av strid.
2. Instruktionscache:
* cache träffar: Om instruktionen redan finns i cachen är hämtningstiden extremt snabb, eftersom cachen är mycket snabbare än huvudminnet.
* cache missar: Om instruktionen inte finns i cachen inträffar en cache -miss, och CPU måste hämta den från huvudminnet, vilket leder till en betydande försening.
3. Instruktionsavkodare:
* Instruktionskomplexitet: Komplexa instruktioner kan ta längre tid att avkoda än enklare.
* rörledningssteg: Vissa CPU:er använder pipelining för att hämta och avkoda flera instruktioner samtidigt, vilket minskar den totala hämtningstiden.
4. Operativsystem över huvudet:
* Minneshantering: Operativsystemet kan behöva hantera virtuellt minne och sidtabeller, vilket lägger till över huvudet.
* Processplanering: Om CPU behöver byta till en annan process kommer det att finnas ytterligare tid på kontextbyte.
Typisk instruktionshämtningstider:
* cache hit: Få nanosekunder (NS)
* Cache Miss: Tiotals till hundratals nanosekunder (NS)
* diskåtkomst: Millisekunder (MS)
Effekt av instruktionshämtningstid:
* Programprestanda: Snabbare instruktionshämtningstider leder till snabbare programutförande.
* Strömförbrukning: Ofta cachemissar kan öka strömförbrukningen.
* Systemdesign: Instruktionshämtningstid är ett viktigt övervägande i CPU -design, minnessystemdesign och optimering av operativsystem.
Sammanfattningsvis är instruktionshämtningstid en komplex faktor påverkad av olika aspekter av datorsystemet. Optimering av det handlar om att använda effektiva cachemekanismer, minska minneskontrenden och minimera operativsystemets omkostnader. Detta bidrar till övergripande systemprestanda och energieffektivitet.
