▷ Care este procesorul ipc

În computerele de astăzi, instrucțiunile pe ciclu, sau cunoscute și sub denumirea de IPC-uri, sunt un aspect foarte important al performanței procesorului. Acest concept reprezintă numărul mediu de instrucțiuni executate pentru fiecare ciclu de ceas al procesorului, deci cu cât este mai mare, cu atât va fi mai puternic procesorul. În acest articol vă explicăm tot ce este relevant despre IPC.

Indice de conținut

Care este IPC-ul procesorului, cum este calculat și cât de important este?

Calculul IPC se face rulând un set de coduri, calculând numărul de instrucțiuni la nivel de mașină necesare completării acestuia, iar apoi folosind cronometre performante pentru a calcula numărul de cicluri de ceas necesare completării lui pe hardware real.. Rezultatul final vine din împărțirea numărului de instrucțiuni la numărul de cicluri de ceas al procesorului.

Numărul de instrucțiuni pe secundă și operațiunile în plutire pe secundă pentru un procesor pot fi obținute prin înmulțirea numărului de instrucțiuni pe ciclu cu viteza de ceas (cicluri pe secundă date în Hertz) a procesorului în cauză. Numărul de instrucțiuni pe secundă este un indicator grosolan al performanței probabile a procesorului.

Vă recomandăm să citiți articolul nostru despre Cele mai bune procesoare de pe piață

Numărul de instrucțiuni executate pe ceas nu este o constantă pentru un procesor dat, deoarece depinde de modul în care software-ul special executat interacționează cu procesorul și, într-adevăr, cu întreaga mașină, în special cu ierarhia de memorie. Cu toate acestea, anumite caracteristici ale procesorului tind să conducă la proiectări care au valori IPC peste medie, precum prezența mai multor unități logice aritmetice și conducte scurte. Atunci când compari diferite seturi de instrucțiuni, un set de instrucțiuni mai simplu poate duce la o cifră IPC mai mare decât implementarea unui set de instrucțiuni mai complex, care folosește aceeași tehnologie de cip, cu toate acestea, mai mult set de instrucțiuni complexul poate realiza o lucrare mai utilă cu mai puține instrucțiuni.

Factori care guvernează IPC

Un nivel dat de instrucțiuni pe secundă poate fi obținut cu un IPC ridicat și o viteză de ceas scăzută (precum AMD Athlon și seriile Intel Core timpurii), sau de la un IPC scăzut și o viteză mare a ceasului (cum ar fi Intel Pentium 4). Ambele sunt proiecte valide ale procesorului, iar alegerea dintre cele două depinde adesea de istoric, constrângeri de inginerie sau presiuni de marketing. Cu toate acestea, un IPC cu frecvență ridicată oferă cele mai bune performanțe.

Instrucțiuni de ciclu pentru mai multe procesoare.

Aceste numere nu reprezintă valoarea IPC a acestor procesoare, dar reprezintă teoretic performanța unui punct flotant posibil. Rețineți că numerele de mai jos reprezintă doar lățimile logice ale unităților SIMD ale procesorului. Ele nu țin cont de mai multe conducte SIMD prezente în majoritatea arhitecturilor și nici nu reprezintă definiția arhitecturală principală a IPC, care măsoară numărul de instrucțiuni scalare medii eliminate pe ciclu, atât numere întregi, puncte flotante și control.

CPU	IPC DP cu dublă precizie	IP IP de precizie simplă
Intel Core și Intel Nehalem	4	8
Podul Sandy Intel și Podul Ivy Intel	8	16
Intel Haswell și Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
Bulldozer AMD, AMD Piledriver și AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont și Goldmont)	2	4
AMD Bobcat	2	4
AMD Jaguar și 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
Calcomm Krait	1	8
Qualcomm Kryo	2	8
IBM PowerPC A2	8	Elementele SP se extind Editat la DP și procesat în aceleași unități
IBM PowerPC A2	4

Pentru a obține o evaluare teoretică GFLOPS (miliarde de FLOPS) pentru un anumit procesor, înmulțiți numărul din acest tabel cu numărul de nuclee, apoi cu ceasul valoric (în GHz) al unui anumit model de procesor. De exemplu, un Coffee Lake i7-8700K gestionează teoretic 32 de flopuri de precizie unice pe ciclu, are 6 nuclee și un ceas de bază de 3, 7 GHz. Aceasta vă oferă 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

Este important de menționat că multitarea nu înseamnă că două fire pot opera pe același nucleu simultan, distribuind resursele conductelor. În schimb, procesorul permite unui thread să utilizeze kernel-ul, în timp ce altul așteaptă ca datele să vină din memorie, ca în cazul lipsei de memorie cache. Dezvoltatorul sistemului de operare poate returna firul inițial la coadă, apoi poate reveni la CPU odată ce datele au fost recuperate.

Prin urmare, această caracteristică nu are niciun efect asupra performanței teoretice a unui procesor flotant al CPU, dar în anumite cazuri poate ajuta CPU să se apropie de performanța respectivă, în mai multe fire, în practică. În general, jurnalul procesor mare arată modul în care numerele de procesare mari pot conta o dată. Numărul de înregistrări este de asemenea important, deoarece acestea pot fi conectate împreună pentru o clipă cu câteva instrucțiuni.

IPC nu este singurul lucru care contează pe un computer

Munca utilă care poate fi făcută cu orice computer depinde de mulți factori, în afară de viteza procesorului. Acești factori includ arhitectura setului de instrucțiuni, microarhitectura procesorului și organizarea sistemului computerizat, cum ar fi proiectarea sistemului de stocare pe disc și capacitățile și performanța altor dispozitive conectate, eficiența sistemului de operare și, mai ales, important, software-ul.

Pentru utilizatorii și cumpărătorii unui sistem informatic, instrucțiunile de ceas nu sunt o indicație deosebit de utilă a performanței sistemului lor. Pentru o măsură exactă a performanței relevante pentru acestea, valorile de referință ale aplicației sunt mult mai utile. Cunoașterea existenței lor este utilă, deoarece oferă un exemplu ușor de înțeles de ce viteza ceasului nu este singurul factor relevant pentru performanța echipamentului.

Vă recomandăm să citiți următoarele ghiduri:

Până în prezent, articolul nostru despre ce este IPC-ul procesorului, sperăm că vi se pare foarte util.

Sursa Wikipedia