我们知道大多数计算机的时钟速度是固定的，它的运行周期称为时钟周期。时钟可以用时钟周期的长度（如2ns）或其频率（如500MHZ）来表示。一个程序所花的CPU时间可以用两种方式来表示：
或CPU时间=CPU时钟周期数*时钟周期长
除了用时钟周期数来表示一个程序的执行时间外，还可以用指令的条数（IC）来表示一个程序的执行时间。如果我们知道了执行的指令条数和所用的时钟周期数目，就可以算出每条指令的平均时钟周期数CPI：
代换可得： CPU时间=IC* CPI *时钟周期长度
上式表明，CPU的性能取决于三个要素：①时钟频率；②每条令所花的时钟周期数；③指令条数IC。
时钟频率-取决于硬件技术和组织
CPI-取决于系统结构组织和指令集
指令数目-取决于系统结构的指令集和编译技术
有些时候，在CPU的设计中要用到下面一个计算CPU时钟周期总数的方法：
CPU的时钟周期数＝
其中Ii表示i指令在程序中执行的次数，CPIi表示i指令所需的平均时钟周期数，这个式子可用来表示CPU时间为：
CPU时间＝
* 时钟周期长度，其中n为指令种类数。CPI表示为：
其中，Ii/IC表示i指令在程序中所占的比例。
下面通过例子来说明上述CPU性能公式。
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例1.3 |
| 如果FP操作的比例为25%，FP操作的平均CPI=4.0，其它指令的平均CPI为1.33，FPSQR操作的比例为2%， FPSQR的CPI为20。假设有两种设计方案，公别把FPSQR操作的CPI和所有FP操作的CPI减为2。试利用CPU性能公式比较这两种设计方案哪一个更好。 解：首先我们观察只改变CPI而时钟频率和指令条数保持不变的情况。没有采取提高措施之前原系统的CPI为：  =4×25%+(1.33×75%) =2.0 采用方案1（使FPSQR操作的CPI为2）后，整个系统的CPI为： CPI方案1＝CPI原系数－2%(CPI老FPSQR－CPI新FPSQR) ＝2.0-2%(20-2) ＝1.64 同样方法可以计算出采用方案2（提高所有FP指令处理速度的措施）后，整个系统的CPI为： CPI方案2＝CPI原系数－25%(CPI老FP－CPI新FP) ＝2.0-2%(4-2) ＝1.5 我们也可以根据以下公式计算出 CPI方案2 CPI方案2＝(75%×1.33)+(25%×2.0) ＝1.5 显然，提高所有FP指令处理速度的方案要比提高FPSQR处理速度的方案要好。 方案2的加速比为： 
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