▷ Co to jest procesor ipc

W dzisiejszych komputerach instrukcje na cykl, zwane również IPC, są bardzo ważnym aspektem wydajności procesora. Ta koncepcja reprezentuje średnią liczbę instrukcji wykonanych dla każdego cyklu zegara procesora, więc im wyższa, tym mocniejszy będzie procesor. W tym artykule wyjaśniamy wszystko, co dotyczy CPI.

Indeks treści

Co to jest CPI procesora, jak jest obliczany i jak ważny?

Obliczenia IPC są wykonywane przez uruchomienie zestawu kodu, obliczenie liczby instrukcji na poziomie maszyny wymaganych do jego ukończenia, a następnie użycie wysokowydajnych timerów do obliczenia liczby cykli zegara wymaganych do ukończenia go na prawdziwym sprzęcie.. Wynik końcowy wynika z podzielenia liczby instrukcji przez liczbę cykli zegara procesora.

Liczbę instrukcji na sekundę i liczbę zmiennoprzecinkową operacji na sekundę dla procesora można uzyskać, mnożąc liczbę instrukcji na cykl przez prędkość zegara (cykle na sekundę podane w hercach) danego procesora. Liczba instrukcji na sekundę jest przybliżonym wskaźnikiem prawdopodobnej wydajności procesora.

Zalecamy przeczytanie naszego artykułu na temat najlepszych procesorów na rynku

Liczba instrukcji wykonywanych na zegar nie jest stała dla danego procesora, ponieważ zależy od tego, w jaki sposób uruchamiane oprogramowanie współdziała z procesorem, a nawet z całą maszyną, szczególnie z hierarchią pamięci. Jednak niektóre cechy procesora zwykle prowadzą do konstrukcji o ponadprzeciętnych wartościach IPC, takich jak obecność wielu arytmetycznych jednostek logicznych i krótkich potoków. Porównując różne zestawy instrukcji, prostszy zestaw instrukcji może prowadzić do wyższej liczby IPC niż implementacja bardziej złożonego zestawu instrukcji, który wykorzystuje tę samą technologię chipową, jednak im więcej zestaw instrukcji kompleks może wykonać bardziej użyteczną pracę przy mniejszej liczbie instrukcji.

Czynniki rządzące CPI

Dany poziom instrukcji na sekundę można osiągnąć przy wysokim IPC i niskiej częstotliwości taktowania (np. AMD Athlon i wczesna seria Intel Core) lub przy niskim IPC i wysokiej częstotliwości taktowania (np. Intel Pentium 4). Oba są poprawnymi projektami procesorów, a wybór między nimi często zależy od historii, ograniczeń inżynieryjnych lub presji marketingowej. Jednak wysoki IPC z wysoką częstotliwością zapewnia najlepszą wydajność.

Instrukcje cyklu dla wielu procesorów.

Liczby te nie są wartością IPC tych procesorów, ale reprezentują teoretycznie możliwą wydajność zmiennoprzecinkową. Należy pamiętać, że poniższe liczby reprezentują tylko logiczne szerokości dysków SIMD procesora. Nie uwzględniają wielu potoków SIMD obecnych w większości architektur, ani nie stanowią głównej definicji architektonicznej IPC, która mierzy liczbę średnich instrukcji skalarnych usuniętych na cykl, zarówno liczby całkowite, zmiennoprzecinkowe, jak i kontrolę.

CPU	Podwójna precyzja DP IPC	Prosta precyzja SP IPC
Intel Core i Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge i Intel Ivy Bridge	8	16
Intel Haswell i Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
AMD Bulldozer, AMD Piledriver i AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont i Goldmont)	2)	4
AMD Bobcat	2)	4
AMD Jaguar i 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	Elementy SP rozszerzają się Ed do DP i przetworzone w tych samych jednostkach
IBM PowerPC A2	4

Aby uzyskać teoretyczną ocenę GFLOPS (miliardy FLOPS) dla danego procesora, należy pomnożyć liczbę w tej tabeli przez liczbę rdzeni, a następnie przez zegar wartości (w GHz) określonego modelu procesora. Na przykład Coffee Lake i7-8700K teoretycznie obsługuje 32 pojedyncze precyzyjne klapy na cykl, ma 6 rdzeni i zegar bazowy 3, 7 GHz, co daje 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

Należy zauważyć, że wielowątkowość nie oznacza, że ​​dwa wątki mogą działać jednocześnie na tym samym rdzeniu, współużytkując zasoby potoku. Zamiast tego CPU pozwala jednemu wątkowi na korzystanie z jądra, podczas gdy inny czeka na dane z pamięci, jak w przypadku braku pamięci podręcznej. Twórca systemu operacyjnego może zwrócić oryginalny wątek do kolejki, a następnie powrócić do procesora po odzyskaniu danych.

Dlatego ta funkcja nie ma wpływu na teoretyczną wydajność zmiennoprzecinkową procesora, ale w niektórych przypadkach może pomóc procesorowi zbliżyć się do tej wydajności, w wielu wątkach, w praktyce. Ogólnie, duży dziennik procesora pokazuje, jak duże liczby procesorów mogą liczyć raz. Ważna jest również liczba rekordów, ponieważ można je na chwilę połączyć razem z instrukcjami.

IPC nie jest jedyną rzeczą, która ma znaczenie na PC

Przydatna praca, którą można wykonać na dowolnym komputerze, zależy od wielu czynników oprócz szybkości procesora. Czynniki te obejmują architekturę zestawu instrukcji, mikroarchitekturę procesora i organizację systemu komputerowego, takie jak konstrukcja systemu pamięci dyskowej oraz możliwości i wydajność innych podłączonych urządzeń, wydajność systemu operacyjnego, a przede wszystkim co ważne, oprogramowanie.

Dla użytkowników i nabywców systemu komputerowego instrukcje zegara nie są szczególnie użytecznym wskaźnikiem wydajności ich systemu. Aby uzyskać dokładny pomiar wydajności odpowiedni dla nich, testy aplikacji są znacznie bardziej przydatne. Wiedza o ich istnieniu jest przydatna, ponieważ stanowi łatwy do zrozumienia przykład, dlaczego szybkość zegara nie jest jedynym czynnikiem istotnym dla wydajności sprzętu.

Zalecamy przeczytanie następujących przewodników:

Jak dotąd nasz artykuł na temat tego, czym jest IPC procesora, mamy nadzieję, że okaże się on bardzo przydatny.

Źródło Wikipedii