FLOPS：CPU運算速度的單位

估計某台電腦主機運算速度：
FLOPS = CPU插槽數 * 每個CPU有幾個核心 * 運行的時脈 * 每個週期做幾次運算


中央處理器（CPU）是電腦的運算中心。In One Lesson的影片《What's Inside a CPU》介紹了CPU裡面裡面的電子元件與線路：

CPU內每個運算核心每個週期內可以做數次的運算，這個週期是靠CPU上面的時鐘控制，每次的運算則是靠CPU上面的線路與元件交互作用完成。詳細的運作方式參考In One Lesson的影片《How a CPU Works》

Visual Transistor-level Simulation of the 6502 CPU這個網站用HTML5寫了一個網頁，模擬MOS 6502 這個中央處理器，可以詳細見識到每個週期電子元件開關的情況。這個處理器被用在Apple II還有紅白機等等電腦或是遊戲主機上面。
既然CPU每個週期都會做數次的運算，所以週期越短的話，代表這個CPU能夠執行更多次的運算。CPU的週期很短，因此不會說一個週期多久，而是會用一秒鐘執行幾個週期，也就是所謂的頻率（Hz）。對當代的CPU來說是用的單位會到GHz，1GHz = 1 giga Hz = 10^9 Hz，意思就是一秒鐘十億個週期。

估計CPU運算速度的量詞是FLOPS（floating-point operations per second），每秒執行幾次浮點數運算。上面說到每個週期會執行數次運算，根據Mark R. Fernandez的文章，這個數字會是4，每個週期可以執行四次運算的意思。所以估計某台電腦主機的FLOPS則會是：

FLOPS = CPU插槽數 * 每個CPU有幾個核心 * 運行的時脈 * 每個週期做幾次運算

以某台電腦，上面只有一個CPU插槽，是個雙核心的CPU，運行時脈是2.53GHz為例子，這台電腦的運行速度會是1 * 2 * 2.53G * 4 = 20.24 G(FLOPS) ≈ 20 GFLOPS。也就是說隨便一台目前的筆電，每秒就可以做兩百億次的運算！（一個世紀以前的人應該會非常的羨慕......）

這種方式只是個估算，由於現代CPU設計非常的複雜，最難知道與估算的部分就是每個週期能夠執行數次運算，也因此上述的估算要用來比較不同的CPU會有許多問題。以前的CPU會去拼時脈，但是現在時脈基本上已經到了某個瓶頸很難再上去（可以參考這篇說明可能的時脈上限，能夠知道怎樣把時脈弄高應該很多電子廠會想要這種人才吧...），所以說現代的CPU都是想辦法讓每個週期多做幾次運算，或是增加每個CPU裡面的運算核心數目。

_EOF_