▷ Hvad er processor-ipc'en

På nutidens computere er instruktioner pr. Cyklus eller også kendt som IPC'er et meget vigtigt aspekt af processorens ydelse. Dette koncept repræsenterer det gennemsnitlige antal instruktioner, der udføres for hver processor-urcyklus, så jo højere det er, desto kraftigere er processoren. I denne artikel forklarer vi alt relevant ved KPI.

Indholdsindeks

Hvad er processor-CPI, hvordan beregnes det, og hvor vigtigt er det?

IPC-beregningen udføres ved at køre et sæt kode, beregne antallet af maskininstruktioner, der kræves for at fuldføre den, og derefter bruge højtydende timere til at beregne antallet af urcyklusser, der kræves for at fuldføre det på ægte hardware.. Slutresultatet kommer fra at dele antallet af instruktioner med antallet af CPU-urcyklusser.

Antallet af instruktioner pr. Sekund og de flydende punktoperationer pr. Sekund for en processor kan udledes ved at multiplicere antallet af instruktioner pr. Cyklus med urets hastighed (cyklusser pr. Sekund givet i Hertz) for den pågældende processor. Antallet af instruktioner pr. Sekund er en grov indikator for processorens sandsynlige ydelse.

Vi anbefaler at læse vores artikel om de bedste processorer på markedet

Antallet af instruktioner, der udføres pr. Ur, er ikke en konstant for en given processor, da det afhænger af, hvordan den bestemte software, der udføres, interagerer med processoren og faktisk med hele maskinen, især med hukommelseshierarkiet. Visse processoregenskaber har imidlertid en tendens til at føre til design, der har IPC-værdier over gennemsnittet, såsom tilstedeværelsen af ​​flere aritmetiske logiske enheder og korte rør. Når man sammenligner forskellige instruktionssæt, kan et enklere instruktionssæt føre til et højere IPC-tal end implementering af et mere komplekst instruktionssæt, der bruger den samme chipteknologi, dog jo mere instruktionssæt kompleks kan udføre mere nyttigt arbejde med færre instruktioner.

Faktorer, der regulerer KPI

Et givet niveau af instruktioner pr. Sekund kan opnås med en høj IPC og lav urhastighed (f.eks. AMD Athlon og den tidlige Intel Core-serie) eller fra en lav IPC og høj urhastighed (såsom Intel Pentium 4). Begge er gyldige processor-design, og valget mellem de to afhænger ofte af historik, tekniske begrænsninger eller markedsføringstryk. Imidlertid giver en høj IPC med høj frekvens den bedste ydelse.

Cykler instruktioner til flere processorer.

Disse tal er ikke IPC-værdien af ​​disse CPU'er, men repræsenterer den teoretisk mulige flydepunktsydelse. Bemærk, at nedenstående numre kun repræsenterer de logiske bredder på processorens SIMD-drev. De tager ikke højde for de flere SIMD-rør, der findes i de fleste arkitekturer, og repræsenterer heller ikke den vigtigste arkitektoniske definition af IPC, som måler antallet af gennemsnitlige skalarinstruktioner, der er fjernet pr. Cyklus, både heltal, flydende punkter og kontrol.

CPU	DP IPC med dobbelt præcision	Enkel præcision 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 strækker sig Ed til DP og behandlet i de samme enheder
IBM PowerPC A2	4

For at få en teoretisk GFLOPS-vurdering (milliarder af FLOPS) for en given CPU skal du multiplicere tallet i denne tabel med antallet af kerner og derefter med værdiuret (i GHz) for en bestemt CPU-model. F.eks. Håndterer en Coffee Lake i7-8700K teoretisk 32 enkelt præcisions-flopper pr. Cyklus, den har 6 kerner og et 3, 7 GHz-basisur, hvilket giver dig 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

Det er vigtigt at bemærke, at multitrådning ikke betyder, at to tråde kan fungere på den samme kerne samtidig og dele pipeline-ressourcer. I stedet tillader CPU en tråd at bruge kernen, mens en anden venter på, at dataene kommer fra hukommelsen, som i tilfælde af mangel på cache. Operativsystemudvikleren kan returnere den originale tråd til køen og derefter vende tilbage til CPU'en, når dataene er gendannet.

Derfor har denne funktion ingen indflydelse på en CPU's teoretiske flydepunktydelse, men i visse tilfælde kan det hjælpe CPU'en med at komme tættere på denne ydelse, i flere tråde, i praksis. Generelt viser den store processor log, hvor store processor numre kan tælle en gang. Antallet af poster er også vigtigt, da de kan forbindes et øjeblik sammen med nogle instruktioner.

IPC er ikke det eneste, der betyder noget på en pc

Det nyttige arbejde, der kan udføres med enhver pc, afhænger af mange faktorer udover processorens hastighed. Disse faktorer inkluderer instruktionssætets arkitektur, processormikroarkitekturen og organiseringen af computersystemet, såsom design af disklagringssystemet og kapacitet og ydeevne for andre tilsluttede enheder, effektiviteten af ​​operativsystemet og mest af alt, vigtigst, softwaren.

For brugere og købere af et computersystem er urinstruktioner ikke en særlig nyttig indikation af deres systems ydeevne. For at få et nøjagtigt mål for den ydelse, der er relevant for dem, er applikations benchmarks meget mere nyttige. Viden om deres eksistens er nyttig, da den giver et let at forstå eksempel på, hvorfor urhastighed ikke er den eneste faktor, der er relevant for udstyrets ydelse.

Vi anbefaler at læse følgende guider:

Indtil videre vores artikel om, hvad processor IPC er, håber vi, at du finder det meget nyttigt.

Wikipedia kilde