▷ Hva er prosessoren ipc

På dagens datamaskiner er instruksjoner per syklus, eller også kjent som IPC-er, et veldig viktig aspekt av prosessorens ytelse. Dette konseptet representerer gjennomsnittlig antall instruksjoner utført for hver prosessorklokke-syklus, så jo høyere den er, desto kraftigere blir prosessoren. I denne artikkelen forklarer vi alt relevant om KPI.

Innholdsindeks

Hva er prosessorens CPI, hvordan beregnes den og hvor viktig er den?

IPC-beregningen gjøres ved å kjøre et sett med kode, beregne antall instruksjoner på maskinnivå som kreves for å fullføre den, og deretter bruke høyytelses-tidtakere for å beregne antall klokkesykluser som kreves for å fullføre den på ekte maskinvare.. Sluttresultatet kommer fra å dele antall instruksjoner med antall CPU-klokkesykluser.

Antall instruksjoner per sekund og flytende punktoperasjoner per sekund for en prosessor kan avledes ved å multiplisere antall instruksjoner per syklus med klokkehastigheten (sykluser per sekund gitt i Hertz) til den aktuelle prosessoren. Antall instruksjoner per sekund er en grov indikator på prosessorens sannsynlige ytelse.

Vi anbefaler å lese artikkelen vår om de beste prosessorene på markedet

Antall instruksjoner utført per klokke er ikke konstant for en gitt prosessor, ettersom det avhenger av hvordan den bestemte programvaren som kjøres samspiller med prosessoren, og faktisk med hele maskinen, spesielt med minnehierarkiet. Imidlertid har visse prosessorkarakteristikker en tendens til å føre til design som har IPC-verdier over gjennomsnittet, for eksempel tilstedeværelsen av flere aritmetiske logiske enheter og korte rør. Når du sammenligner forskjellige instruksjonssett, kan et enklere instruksjonssett føre til et høyere IPC-tall enn å implementere et mer komplekst instruksjonssett, som bruker samme brikketeknologi, men desto mer instruksjonssett kompleks kan utføre mer nyttig arbeid med færre instruksjoner.

Faktorer som regulerer KPI

Et gitt instruksjonsnivå per sekund kan oppnås med høy IPC og lav klokkehastighet (for eksempel AMD Athlon og tidlig Intel Core-serie), eller fra en lav IPC og høy klokkehastighet (for eksempel Intel Pentium 4). Begge er gyldige prosessordesign, og valget mellom de to avhenger ofte av historikk, tekniske begrensninger eller markedsføringstrykk. Imidlertid gir en høy IPC med høy frekvens den beste ytelsen.

Sykle instruksjoner for flere prosessorer.

Disse tallene er ikke IPC-verdien til disse prosessorene, men representerer den teoretisk mulige flytende punktytelsen. Vær oppmerksom på at tallene nedenfor bare representerer de logiske breddene på prosessorens SIMD-stasjoner. De gjør ikke rede for de flere SIMD-rørene som finnes i de fleste arkitekturer, og representerer heller ikke den viktigste arkitektoniske definisjonen av IPC, som måler antall gjennomsnittlige skalarinstruksjoner fjernet per syklus, både heltal, flytende punkter og kontroll.

CPU	DP IPC med dobbel presisjon	Enkel presisjon SP IPC
Intel Core og Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge og Intel Ivy Bridge	8	16
Intel Haswell og Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
AMD Bulldozer, AMD Piledriver og AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont og Goldmont)	2	4
AMD Bobcat	2	4
AMD Jaguar og Puma	4	8
ARM Cortex-A7	1	8
ARM Cortex-A9	1	8
ARM Cortex-A15	1	8
ARM Cortex-A32	2	8
ARM Cortex-A35	2	8
ARM Cortex-A53	2	8
ARM Cortex-A57	2	8
ARM Cortex-A72	2	8
Qualcomm Krait	1	8
Qualcomm Kryo	2	8
IBM PowerPC A2	8	SP-elementer strekker seg Ed til DP og behandlet i de samme enhetene
IBM PowerPC A2	4

For å få en teoretisk GFLOPS-rangering (milliarder av FLOPS) for en gitt CPU, multipliser du tallet i denne tabellen med antall kjerner, og deretter med verdiklokken (i GHz) til en bestemt CPU-modell. F.eks. Håndterer en Coffee Lake i7-8700K teoretisk 32 enkle presisjons flopper per syklus, den har 6 kjerner og en baseklokke på 3, 7 GHz. Dette gir deg 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

Det er viktig å merke seg at multetråding ikke betyr at to tråder kan operere på samme kjerne samtidig og dele rørledningsressurser. I stedet lar CPU en tråd bruke kjernen, mens en annen venter på at dataene kommer fra minnet, som i tilfelle mangel på cache. Operativsystemutvikleren kan returnere den originale tråden til køen, og deretter gå tilbake til CPU-en når dataene er gjenopprettet.

Derfor har denne funksjonen ingen effekt på en CPUs teoretiske flytende punktytelse, men i visse tilfeller kan det hjelpe CPUen å komme nærmere den ytelsen, i flere tråder, i praksis. Generelt viser den store prosessorloggen hvor store prosessortall kan telle en gang. Antall poster er også viktig, siden de kan kobles sammen et øyeblikk med noen instruksjoner.

IPC er ikke det eneste som betyr noe på en PC

Det nyttige arbeidet som kan gjøres med hvilken som helst PC, avhenger av mange faktorer i tillegg til prosessorens hastighet. Disse faktorene inkluderer instruksjonssettarkitektur, prosessormikroarkitektur og organisering av datasystemet, for eksempel utformingen av disklagringssystemet og mulighetene og ytelsen til andre tilkoblede enheter, effektiviteten til operativsystemet, og mest av alt, viktigst, programvaren.

For brukere og kjøpere av et datasystem er ikke klokkeinstruksjoner en særlig nyttig indikasjon på ytelsen til systemet. For en nøyaktig måling av ytelsen som er relevant for dem, er standarder for applikasjoner mye mer nyttige. Kunnskap om deres eksistens er nyttig, fordi det gir et lettfattelig eksempel på hvorfor klokkehastighet ikke er den eneste faktoren som er relevant for utstyrets ytelse.

Vi anbefaler å lese følgende guider:

Så langt artikkelen vår om hva prosessoren IPC er, håper vi at du synes den er veldig nyttig.

Wikipedia-kilde