什么是性能？我们一般这样定义：

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性能 = 1 / 响应时间

除了响应时间，吞吐率也是衡量性能的一个指标。一般通过 CPU 的多核，或者水平增加机器来提示吞吐率，从而提高单位时间的任务处理速度。

CPU 时钟

Linux 下有一个 time 命令，可统计程序在 CPU 上到底花了多少时间。

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➜  ~ time seq 100000 | wc -l
  100000
seq 100000  0.04s user 0.00s system 89% cpu 0.054 total
wc -l  0.00s user 0.00s system 10% cpu 0.052 total

total 即整个过程花的时间(Wall Clock Time)
user 即 cpu 运行程序，用户态的时间
system 即 cpu 运行程序，内核态的时间

由于 CPU 执行过程中不停的切换，可能中途去执行别的程序了，或者读取网络或磁盘数据，导致 CPU 时钟并不能准确反映程序的执行时间。

我们可以进一步拆解程序 CPU 执行时间。

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程序的 CPU 执行时间 = CPU 时钟周期数 × 时钟周期时间

时钟周期时间，即 CPU 主频，比如我的电脑为 2.8GHz，可以先粗浅地认为，CPU 在 1 秒时间内，可以执行的简单指令的数量是 2.8G 条。这个数值越大，表示 CPU 性能越强。

CPU 时钟周期数，即 指令数 x 每条指令的平均时钟周期数(CPI)。

以上公式，继续拆解

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程序的 CPU 执行时间 = 指令数×CPI×Clock Cycle Time

所以性能优化，主要三个地方

  1. 硬件方面，提高 CPU 主频
  2. 减少每条指令的平均时钟周期数(CPI)
  3. 减少指令数

功耗

CPU 主频是不是越高越好呢？

当然不是，提升主频，会增加功耗，带来耗电和散热问题。Intel i9 CPU 的主频配置也只不过是 5GHz 而已。

一旦功耗增加过多，CPU 散热跟不上，这时就需要降低电压，5GHz 主频的 Intel i9，CPU 的电压只有 1V 左右。