CPU 执行程序的秘密，藏在了这 15 张图里( 六 ) 作者|小林coding来源|小林coding（ID：

指令的类型指令从功能角度划分，可以分为 5 大类：

数据传输类型的指令，比如 store/load 是寄存器与内存间数据传输的指令， mov 是将一个内存地址的数据移动到另一个内存地址的指令；
运算类型的指令，比如加减乘除、位运算、比较大小等等，它们最多只能处理两个寄存器中的数据；
跳转类型的指令，通过修改程序计数器的值来达到跳转执行指令的过程，比如编程中常见的 if-else、swtich-case、函数调用等。
信号类型的指令，比如发生中断的指令 trap；
闲置类型的指令，比如指令 nop ，执行后 CPU 会空转一个周期；

指令的执行速度CPU 的硬件参数都会有 GHz 这个参数，比如一个 1 GHz 的 CPU ，指的是时钟频率是 1 G ，代表着 1 秒会产生 1G 次数的脉冲信号，每一次脉冲信号高低电平的转换就是一个周期，称为时钟周期。
对于 CPU 来说，在一个时钟周期内， CPU 仅能完成一个最基本的动作，时钟频率越高，时钟周期就越短，工作速度也就越快。
一个时钟周期一定能执行完一条指令吗？答案是不一定的，大多数指令不能在一个时钟周期完成，通常需要若干个时钟周期。不同的指令需要的时钟周期是不同的，加法和乘法都对应着一条 CPU 指令，但是乘法需要的时钟周期就要比加法多。
如何让程序跑的更快？
程序执行的时候，耗费的 CPU 时间少就说明程序是快的，对于程序的 CPU 执行时间，我们可以拆解成 CPU 时钟周期数（CPU Cycles）和时钟周期时间（Clock Cycle Time）的乘积。

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时钟周期时间就是我们前面提及的 CPU 主频，主频越高说明 CPU 的工作速度就越快，比如我手头上的电脑的 CPU 是 2.4 GHz 四核 Intel Core i5 ，这里的 2.4 GHz 就是电脑的主频，时钟周期时间就是 1/2.4G 。
要想 CPU 跑的更快，自然缩短时钟周期时间，也就是提升 CPU 主频，但是今非彼日，摩尔定律早已失效，当今的 CPU 主频已经很难再做到翻倍的效果了。
另外，换一个更好的 CPU ，这个也是我们软件工程师控制不了的事情，我们应该把目光放到另外一个乘法因子 —— CPU 时钟周期数，如果能减少程序所需的 CPU 时钟周期数量，一样也是能提升程序的性能的。
对于 CPU 时钟周期数我们可以进一步拆解成：「指令数 x 每条指令的平均时钟周期数（Cycles Per Instruction ，简称 CPI）」，于是程序的 CPU 执行时间的公式可变成如下：

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因此，要想程序跑的更快，优化这三者即可：

指令数，表示执行程序所需要多少条指令，以及哪些指令。这个层面是基本靠编译器来优化，毕竟同样的代码，在不同的编译器，编译出来的计算机指令会有各种不同的表示方式。
每条指令的平均时钟周期数 CPI ，表示一条指令需要多少个时钟周期数，现代大多数 CPU 通过流水线技术（Pipline），让一条指令需要的 CPU 时钟周期数尽可能的少；
时钟周期时间，表示计算机主频，取决于计算机硬件。有的 CPU 支持超频技术，打开了超频意味着把 CPU 内部的时钟给调快了，于是 CPU 工作速度就变快了，但是也是有代价的， CPU 跑的越快，散热的压力就会越大， CPU 会很容易奔溃。

很多厂商为了跑分而跑分，基本都是在这三个方面入手的哦，特别是超频这一块。

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