我对处理器的工作原理有了更多的了解，但我还无法找到有关每个周期指令的直接答案。
例如，我印象中四核 CPU 每个周期可以执行四条指令，因此以 2Ghz 运行的四核 CPU 每秒将执行 80 亿次操作。是这样吗？
我确信这样说有些过于简单了，但如果有指南或其他东西可以帮助我纠正错误，我绝对愿意接受各种想法。
答案1
您可能需要查找的关键字是集成信息系统公司，精简指令集和超标量架构。
集成信息系统公司
在CISC体系结构（x86、68000、VAX）中，一条指令很强大，但是需要多个周期处理。在较旧的体系结构中，周期数是固定的，而如今，每条指令的周期数通常取决于各种因素（缓存命中/未命中、分支预测等）。有表查找这些东西。通常，还有一些工具可以实际测量特定情况下某条指令需要多少个周期（参见性能计数器）。
如果你对英特尔的详细信息感兴趣，Intel 64 和 IA-32 优化参考手册非常值得一读。
精简指令集
RISC（ARM、PowerPC、SPARC）架构意味着通常一条非常简单的指令只需要几个（通常只有一个）周期。
超标量
但无论CISC还是RISC，都有超标量架构。CPU不是一条接一条地处理指令，而是同时处理多条指令，非常像流水线。
结果是：如果你只是查找程序中每条指令的周期，然后将它们全部加起来，你最终会得到一个很高的数字。假设你有一个单核 RISC CPU。处理一条指令的时间永远不会少于一个周期的时间，但总体吞吐量可能是每个周期几条指令。
答案2
我喜欢用洗衣类比来思考这个问题。CPU 指令就像是一堆衣物。每次洗衣服都需要使用洗衣机和烘干机。假设每个洗衣机运行需要 30 分钟。这就是时钟周期。旧 CPU 会先运行洗衣机，然后运行烘干机，每次洗衣服都需要 60 分钟（2 个周期）。
流水线： 流水线式洗涤是指同时使用两种洗涤方式——先洗涤一批衣物，然后在衣物烘干时洗涤下一批衣物。第一批衣物需要 2 个循环才能完成，但第二批衣物再经过 1 个循环即可完成。因此，除了第一批衣物外，大多数衣物只需要 1 个循环。
超标量： 把所有衣物拿到自助洗衣店。准备两台洗衣机，然后把两台洗衣机都装上。洗完后，再准备两台烘干机，两台都用。现在，您可以在 60 分钟内洗涤和烘干两批衣物。也就是说，2 个周期可以洗涤两批衣物。每批衣物仍然需要 2 个周期，但现在您可以洗涤更多衣物。现在，平均时间是每周期洗涤 1 批衣物。
具有流水线功能的超标量： 先洗前两批衣物，然后在烘干的同时，将接下来的两批衣物放入洗衣机。现在，前两批衣物仍需要 2 个循环，然后接下来的两批衣物再经过 1 个循环即可完成。因此，大多数情况下，您每次循环都会完成两批衣物。
多核：将一半的衣物交给妈妈，她也有 2 台洗衣机和 2 台烘干机。你们两个一起洗，可以洗两倍的衣物。这类似于超标量，但略有不同。你不必亲自将所有衣物从每台洗衣机中取出，她可以和你同时完成这项工作。
这很好，我们可以做到八倍以上洗衣量比以前少很多，而且不需要制造速度更快的机器。（时钟速度加倍：洗衣机只需要 15 分钟就可以运行。）
现在，让我们来谈谈事情是如何出错的：
管道气泡： 洗衣机里有污渍没洗掉，所以你决定再洗一次。现在烘干机就待在那里，等着干活。
缓存未命中：运送脏衣服的卡车堵在路上。现在你有 2 台洗衣机和 2 台烘干机，但你无法完成任何工作，因为你必须等待。
根据出现错误的频率，我们不可能总是在每个周期完成 4 次负载，因此实际完成的工作量可能会有所不同。
分支预测：好吧，你开始洗你的干净衣服，以防你稍后弄脏它们，这样它们就已经干净了......好吧，这就是类比失败的地方......
答案3
不完全是。您指的周期是时钟周期，由于大多数现代处理器都采用流水线，因此执行一条指令需要几个时钟周期。（这是一件好事，因为它允许其他指令在第一条指令完成之前开始执行。）假设最理想的情况下，IPC 可能约为 80 亿，但会发生各种情况，如依赖关系、流水线中的气泡、分支等，因此它并不总是有效。
抱歉，这个问题太复杂了，无法直接回答。Jon Stokes 很好地解释了这个问题本文。
答案4
Ludwig 解释了 CISC 和 RISC 之间的区别，但忘了说 RISC 指令虽然简单快捷，但单独执行起来却作用不大，因此您必须将多条指令串在一起才能完成与 CISC 处理器中一条指令相同的操作。因此，有些 RISC 指令会更快，而其他指令则不会。