▷ Wat is de processor ipc

In de huidige computers zijn instructies per cyclus, of ook wel bekend als IPC's, een zeer belangrijk aspect van de processorprestaties. Dit concept vertegenwoordigt het gemiddelde aantal instructies dat wordt uitgevoerd voor elke klokcyclus van de processor, dus hoe hoger het is, hoe krachtiger de processor zal zijn. In dit artikel leggen we alles uit wat relevant is over de CPI.

Inhoudsindex

Wat is de processor-CPI, hoe wordt deze berekend en hoe belangrijk is deze?

De IPC-berekening wordt uitgevoerd door een set code uit te voeren, het aantal instructies op machineniveau te berekenen dat nodig is om het te voltooien en vervolgens krachtige timers te gebruiken om het aantal klokcycli te berekenen dat nodig is om het op echte hardware te voltooien.. Het eindresultaat komt door het delen van het aantal instructies door het aantal CPU-klokcycli.

Het aantal instructies per seconde en de drijvende-kommabewerkingen per seconde voor een processor kunnen worden afgeleid door het aantal instructies per cyclus te vermenigvuldigen met de kloksnelheid (cycli per seconde gegeven in Hertz) van de betreffende processor. Het aantal instructies per seconde is een ruwe indicatie van de waarschijnlijke prestaties van de processor.

We raden aan om ons artikel over de beste processors op de markt te lezen

Het aantal instructies dat per klok wordt uitgevoerd, is niet constant voor een bepaalde processor, omdat het afhangt van hoe de specifieke software die wordt uitgevoerd, interageert met de processor en, inderdaad, met de hele machine, vooral met de geheugenhiërarchie. Bepaalde processorkarakteristieken leiden echter vaak tot ontwerpen met bovengemiddelde IPC-waarden, zoals de aanwezigheid van meerdere rekenkundige logische eenheden en korte buizen. Bij het vergelijken van verschillende instructiesets kan een eenvoudigere instructieset leiden tot een hoger IPC-cijfer dan het implementeren van een complexere instructieset, die dezelfde chiptechnologie gebruikt, maar de meer instructieset complex kan met minder instructies nuttiger werk verrichten.

Factoren die de CPI bepalen

Een bepaald niveau van instructies per seconde kan worden bereikt met een hoge IPC en lage kloksnelheid (zoals de AMD Athlon en vroege Intel Core-series), of vanaf een lage IPC en hoge kloksnelheid (zoals de Intel Pentium 4). Beide zijn geldige processorontwerpen en de keuze tussen de twee hangt vaak af van geschiedenis, technische beperkingen of marketingdruk. Een hoge IPC met hoge frequentie levert echter de beste prestaties.

Cyclusinstructies voor meerdere processors.

Deze getallen zijn niet de IPC-waarde van deze CPU's, maar vertegenwoordigen de theoretisch mogelijke drijvende-kommaprestaties. Houd er rekening mee dat de onderstaande nummers alleen de logische breedtes van de SIMD-schijven van de processor vertegenwoordigen. Ze houden geen rekening met de meerdere SIMD-buizen die in de meeste architecturen aanwezig zijn, noch vertegenwoordigen ze de belangrijkste architectonische definitie van IPC, die het aantal gemiddelde scalaire instructies dat per cyclus wordt verwijderd meet, zowel gehele getallen, zwevende punten als controle.

CPU	Dubbele precisie DP IPC	Eenvoudige precisie SP IPC
Intel Core en Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge en Intel Ivy Bridge	8	16
Intel Haswell en Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
AMD Bulldozer, AMD Piledriver en AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont en Goldmont)	2	4
AMD Bobcat	2	4
AMD Jaguar en 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-elementen schuiven uit Ed naar DP en verwerkt in dezelfde eenheden
IBM PowerPC A2	4

Om een ​​theoretische GFLOPS-classificatie (miljarden FLOPS) voor een bepaalde CPU te krijgen, vermenigvuldigt u het aantal in deze tabel met het aantal kernen en vervolgens met de waardeklok (in GHz) van een bepaald CPU-model. Zo behandelt een Coffee Lake i7-8700K theoretisch 32 enkele precisie flops per cyclus, heeft het 6 cores en een basisklok van 3, 7 GHz, wat je 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS geeft.

Het is belangrijk op te merken dat multithreading niet betekent dat twee threads tegelijkertijd op dezelfde kern kunnen werken en pijplijnbronnen delen. In plaats daarvan staat de CPU toe dat één thread de kernel gebruikt, terwijl een andere wacht tot de gegevens uit het geheugen komen, zoals in het geval van een gebrek aan cache. De ontwikkelaar van het besturingssysteem kan de oorspronkelijke thread terugzetten naar de wachtrij en vervolgens terugkeren naar de CPU zodra de gegevens zijn hersteld.

Daarom heeft deze functie geen effect op de theoretische drijvende-kommaprestaties van een CPU, maar in bepaalde gevallen kan het de CPU in de praktijk helpen om dichter bij die prestatie te komen, in meerdere threads. Over het algemeen laat het grote processorlogboek zien hoe grote processornummers één keer kunnen tellen. Het aantal records is ook belangrijk, omdat ze met enkele instructies even aan elkaar kunnen worden gekoppeld.

De IPC is niet het enige dat telt op een pc

Het nuttige werk dat met elke pc kan worden gedaan, is naast de snelheid van de processor afhankelijk van veel andere factoren. Deze factoren zijn onder meer instructiesetarchitectuur, processor microarchitectuur en organisatie van het computersysteem, zoals het ontwerp van het schijfopslagsysteem en de mogelijkheden en prestaties van andere aangesloten apparaten, de efficiëntie van het besturingssysteem, en vooral, belangrijker nog, de software.

Voor gebruikers en kopers van een computersysteem zijn klokinstructies geen bijzonder nuttige indicatie van de prestaties van hun systeem. Voor een nauwkeurige meting van voor hen relevante prestaties zijn applicatiebenchmarks veel nuttiger. Kennis van hun bestaan ​​is nuttig omdat het een gemakkelijk te begrijpen voorbeeld geeft van waarom kloksnelheid niet de enige factor is die relevant is voor de prestaties van apparatuur.

We raden aan de volgende handleidingen te lezen:

Tot dusver ons artikel over wat de IPC van de processor is, we hopen dat u het erg nuttig vindt.

Wikipedia-bron