先看syllabus，影响计算机性能的4要素分别是：

再看历年真题：

但是很多同学回答直接说“Number of cores越多，计算机性能越好，计算机时钟速度越快，计算机性能越好”，其实这样回答等于白答了，不得分，因为Alevel 考试要求你说出原因，“计算机时钟速度越快，计算机性能越好”这属于结果，而并没有解释原因。

而且在回答Clock speed时很多人答计算机时钟速度决定了CPU每秒执行指令（instruction）的多少，但是其实Clock speed是间接决定单位时间执行指令的多少，它是先通过发出inpulse,决定CPU执行的cycles（周期），而指令执行是需要花费cycles（周期）的。下面我们通过形象的比喻来加深同学们对这四个要素的理解，并给出正确答案（以下有英文的地方为正确答案）。

（1） Clock speed

determines the number of cycles the CPU can execute per second increasing clock speed increases the number of operations/number of fetch-execute cycles that can be carried out per unit of time...however, there is a limit on clock speed because the heat generated by higher clock speeds cannot be removed fast enough

1.指挥者的动作（时钟信号）：乐队指挥者通过挥动指挥棒来控制乐队的节奏，这就像计算机的时钟信号一样。计算机中的时钟信号是一系列电子脉冲，它告诉计算机的各个部件何时开始执行任务。

2.乐曲的演奏（指令的执行）：乐队成员按照指挥者的指挥演奏乐曲，每一个动作都对应一段音乐的演奏。在计算机中，每个时钟信号的脉冲都会触发处理器执行一系列的指令。

 3.节奏的快慢（时钟速度）：指挥者挥动指挥棒的快慢决定了乐队演奏的快慢。类似地，计算机的时钟速度越快，处理器每秒可以执行的指令就越多，处理任务的能力就越强。

 4.协调一致（系统同步）：指挥者确保所有乐器都能准确无误地在正确的时间点演奏出正确的音符，这样整个乐队的表演才能和谐统一。计算机中，时钟信号确保所有组件都能在正确的时刻同步工作，从而保证数据的正确处理和流畅的操作。

 5.演奏的质量（处理器性能）：尽管指挥者的节奏很重要，乐队成员的技术和乐器的质量也是决定演奏质量的重要因素。同样，在计算机中，除了时钟速度外，处理器的架构、缓存大小和数据通路等硬件特性也对计算性能有着重要影响。

综上所述，就像一个优秀的指挥者通过精确的节奏控制整个乐队的演出一样，计算机的时钟速度精确地控制着整个系统的操作节奏，确保高效和协调的性能输出

系统时钟（System Clock）和取指周期（Fetch Cycle）的关系。

1.系统时钟System Clock：系统时钟是计算机的基础时序信号，它以固定的频率发出脉冲，为计算机的所有操作提供节奏和同步。时钟频率（通常以赫兹计）决定了时钟脉冲的速率，也就是处理器每秒可以进行多少次操作。

2.取指周期Fetch Cycle：取指周期是指处理器从内存中取出指令并加载到指令寄存器的过程。这是处理器执行任何指令之前的必要步骤，是指令周期的一部分。

两者的关系如下：

1.同步操作：系统时钟的脉冲信号确保取指周期按照固定的节奏进行，每个时钟脉冲都可能触发一个新的取指周期的开始。

2.性能影响：系统时钟的速度直接影响到取指周期的速度。时钟速度越快，取指周期完成得越快，处理器每秒能处理的指令数也就越多，计算机的性能也就越高。

3.指令执行：在每个取指周期中，处理器根据系统时钟的节奏取出下一条要执行的指令。然后，在随后的执行周期中，处理器执行这条指令，再次依赖于系统时钟来同步执行过程。

（2）Bus width

the width of the data bus determines the number of bits that can be simultaneously transferred increasing the width of the data bus increases the number of bits/amount of data that can be moved at one time (or equivalent)

…hence improving processing speed as fewer transfers are needed

By example: e.g. double the width of the data bus moves 2x data per clock pulse

总线宽度（bus width）可以比喻成一条道路的车道数，而数据传输可以比喻成在道路上行驶的车辆。

1.单车道道路（窄总线）：

如果一条道路只有一个车道，那么它一次只能容纳一辆车通过。这就像是一个具有窄总线宽度的计算机系统，一次只能处理少量的数据。如果数据传输的需求量很大，这条单车道道路就会很快变得拥堵，导致交通延迟，类似于计算机处理速度的减慢。

2.多车道高速公路（宽总线）：

如果道路是一个多车道的高速公路，它可以同时容纳多辆车行驶，这允许更多的车辆同时通过，提高了道路的吞吐量。类似地，具有宽总线宽度的计算机系统可以同时处理更多的数据，从而提高系统的性能和数据处理速度。

3.车流量（数据量）：

·车辆的数量可以比喻为需要传输的数据量。即使是多车道高速公路，在车流量极大时也可能会发生拥堵。同样地，即使是总线宽度较宽的计算机系统，在数据量特别大的情况下也可能会遇到性能瓶颈。

4.交通管理（数据管理）：

道路上的交通信号和标志可以看作是控制数据流动的逻辑电路和协议，确保数据正确无误地从一个地方流向另一个地方，防止数据丢失和冲突。

在这个比喻中，总线宽度的增加就像是增加更多的车道，可以显著提高数据传输的效率，减少等待时间，从而提升计算机系统的整体性能。在设计计算机系统时，考虑适当的总线宽度是确保数据流动性和最终性能的关键。

（3）Cache memory

cache is fast access memory (close to the CPU)

cache stores frequently used instructions / data

... more cache means more instructions / data can be transferred faster

... less swapping between RAM and cache

prevents the CPU idling while waiting for data

Cache memory缓存是一种快速的内存，位于处理器和主内存之间。它用于临时存储处理器经常访问的数据和指令。缓存内存容量越大，处理器访问常用数据的速度就越快，这样可以减少处理器等待从主内存中读取数据的时间，显著提高计算效率。下面用存放菜的柜子比喻cache memory，菜场比喻成主存储器，来描述cache memory是如何影响计算机性能的：

缓存内存（Cache Memory）可以比喻为厨房里用于存放常用食材的柜子，而主存储器（Main Memory）则像是一个较远的菜市场。

1.厨房柜子（缓存内存）：

假设你在做饭时，厨房的柜子里存放着你经常需要的食材，比如油、盐、常用的蔬菜等。这个柜子就像是缓存内存，它靠近你（处理器），可以快速拿到这些常用食材。

缓存内存的作用是存储处理器经常访问的数据和指令。因为它离处理器更近，读取速度比主内存快得多。

 2.菜市场（主存储器）：

当你需要的食材不在柜子里时，你必须去较远的菜市场购买。菜市场有更多种类的食材，但去那里需要更多时间。这就像是主存储器，它容量更大，存储了更多的数据和指令，但访问速度比缓存慢。

当处理器需要的数据不在缓存内存中时，它必须从主内存中获取，这个过程需要更长的时间。

3.厨房柜子的大小（缓存容量）：

如果你的柜子足够大，可以存放更多常用的食材，这样你做饭时就更少需要去菜市场。同理，缓存内存容量越大，能够存储更多处理器经常需要的数据和指令，减少了处理器去“访问”主内存的次数。

4.影响计算机性能：

厨房柜子的便利性直接影响你做一顿饭的效率。同样，缓存内存的大小和速度直接影响计算机处理任务的效率。容量大、速度快的缓存可以显著减少处理器等待从主内存中读取数据的时间，从而提高整体的计算效率。

总的来说，缓存内存就像是厨房里的柜子，方便快捷地存取常用食材（数据和指令），提高了做饭（数据处理）的效率。而主内存则像是一个容量更大但位置较远的菜市场，存储了更多种类的食材（数据和指令），但访问起来需要更多时间。

（4）number of core

Each core processes one instruction per clock pulse

More/multiple cores mean that sequences of instructions can be split

between them and so more than one instruction is executed per clock pulse // more sequences of instructions can be run at the same time

More cores decreases the time taken to complete task

处理器类型和核心数（处理器类型和核心数量） 处理器类型通常指的是处理器的架构和制造商，不同的处理器架构在执行指令时的效率可能不同，这会影响计算机的性能。例如，有些处理器可能在处理图形或并行计算任务时表现更好。多核处理器意味着有多个处理器核心集成在同一个处理器芯片上。核心数越多，计算机在同一时间内可以处理更多的任务，提高了多任务处理能力和整体的处理速度。