▷ Čo je procesor ipc

V dnešných počítačoch sú inštrukcie na cyklus alebo tiež známe ako IPC veľmi dôležitým aspektom výkonu procesora. Tento koncept predstavuje priemerný počet inštrukcií vykonaných pre každý cyklus hodín procesora, takže čím vyšší je, tým výkonnejší bude procesor. V tomto článku vysvetlíme všetko, čo je dôležité pre CPI.

Index obsahu

Čo je CPI procesora, ako sa počíta a aký dôležitý je?

Výpočet IPC sa vykonáva spustením súboru kódu, vypočítaním počtu inštrukcií na úrovni stroja potrebných na jeho dokončenie a potom pomocou vysokovýkonných časovačov na výpočet počtu hodinových cyklov potrebných na jeho dokončenie na skutočnom hardvéri., Konečný výsledok vychádza z delenia počtu inštrukcií počtom taktovacích hodín CPU.

Počet inštrukcií za sekundu a operácie s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu pre procesor môžu byť odvodené vynásobením počtu inštrukcií za cyklus hodinovou rýchlosťou (cykly za sekundu uvedené v Hertzoch) príslušného procesora. Počet inštrukcií za sekundu je hrubým ukazovateľom pravdepodobného výkonu procesora.

Odporúčame prečítať si článok o najlepších procesoroch na trhu

Počet inštrukcií vykonaných za hodinu nie je pre daný procesor konštantný, pretože závisí od toho, ako konkrétny vykonávaný softvér interaguje s procesorom a skutočne s celým strojom, najmä s hierarchiou pamäte. Určité charakteristiky procesora však majú tendenciu viesť k návrhom, ktoré majú nadpriemerné hodnoty IPC, ako napríklad prítomnosť viacerých aritmetických logických jednotiek a krátkych rúrok. Pri porovnávaní rôznych sád inštrukcií môže jednoduchšia súprava inštrukcií viesť k vyššiemu číslu IPC ako k implementácii zložitejšej súpravy inštrukcií, ktorá používa rovnakú čipovú technológiu, avšak čím je sada inštrukcií väčšia komplex môže vykonať užitočnejšiu prácu s menším počtom pokynov.

Faktory upravujúce CPI

Daná úroveň pokynov za sekundu sa dá dosiahnuť pri vysokej IPC a nízkej rýchlosti hodín (napríklad AMD Athlon a skorá séria Intel Core), alebo pri nízkej IPC a vysokej rýchlosti hodín (ako je Intel Pentium 4). Obidva sú platné návrhy procesorov a výber medzi nimi často závisí od histórie, technických obmedzení alebo marketingových tlakov. Vysoký IPC s vysokou frekvenciou však poskytuje najlepší výkon.

Pokyny pre cykly pre viac procesorov.

Tieto čísla nie sú hodnotou IPC týchto CPU, ale predstavujú teoreticky možný výkon s pohyblivou rádovou čiarkou. Upozorňujeme, že nižšie uvedené čísla predstavujú iba logické šírky jednotiek SIMD procesora. Nezohľadňujú viacnásobné rúry SIMD prítomné vo väčšine architektúr, ani nepredstavujú hlavnú architektonickú definíciu IPC, ktorá meria počet priemerných skalárnych inštrukcií odstránených za cyklus, celých čísel, plávajúcich bodov a kontroly.

CPU	Dvojitá presnosť DP IPC	Jednoduchá presnosť SP IPC
Intel Core a Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge a Intel Ivy Bridge	8	16
Intel Haswell a Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
Buldozér AMD, AMD Piledriver a AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont a Goldmont)	2	4
AMD Bobcat	2	4
AMD Jaguar a 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	Prvky SP sa rozširujú Ed na DP a spracované v rovnakých jednotkách
IBM PowerPC A2	4

Ak chcete získať teoretické hodnotenie GFLOPS (miliardy FLOPS) pre daný CPU, vynásobte číslo v tejto tabuľke počtom jadier a potom hodnotovými hodinami (v GHz) konkrétneho modelu CPU. Napríklad Coffee Lake i7-8700K teoreticky spracováva 32 jednoduchých flopov s presnosťou na cyklus, má 6 jadier a základné hodiny 3, 7 GHz, čím získate 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

Je dôležité poznamenať, že multithreading neznamená, že dve vlákna môžu fungovať na rovnakom jadre súčasne a zdieľať zdroje potrubia. Namiesto toho CPU umožňuje jedno vlákno používať jadro, zatiaľ čo druhé čaká, až dáta prídu z pamäte, ako v prípade nedostatku vyrovnávacej pamäte. Vývojár operačného systému môže vrátiť pôvodné vlákno do frontu a potom, ako sa dáta obnovia, sa môžu vrátiť do CPU.

Táto vlastnosť preto nemá žiadny vplyv na teoretický výkon s pohyblivou rádovou čiarkou CPU, ale v niektorých prípadoch môže pomôcť CPU priblížiť sa k tomuto výkonu v praxi vo viacerých vláknach. Vo všeobecnosti veľký protokol procesora ukazuje, ako sa môžu počty veľkých procesorov počítať raz. Počet záznamov je tiež dôležitý, pretože môžu byť na chvíľu prepojené pomocou niekoľkých pokynov.

IPC nie je jediné, na čom záleží na počítači

Užitočná práca, ktorú je možné vykonať na akomkoľvek počítači, závisí od rýchlosti procesora na mnohých faktoroch. Medzi tieto faktory patrí architektúra sady inštrukcií, mikroarchitektúra procesorov a organizácia počítačového systému, ako napríklad návrh systému na ukladanie diskov a možnosti a výkon ďalších pripojených zariadení, účinnosť operačného systému a predovšetkým, čo je dôležité, softvér.

Pre používateľov a kupujúcich počítačového systému nie sú pokyny týkajúce sa hodín obzvlášť užitočným ukazovateľom výkonnosti ich systému. Pre presnú mieru výkonnosti, ktorá sa ich týka, sú aplikačné kritériá oveľa užitočnejšie. Znalosť ich existencie je užitočná, pretože poskytuje ľahko zrozumiteľný príklad, prečo rýchlosť hodín nie je jediným faktorom relevantným pre výkon zariadenia.

Odporúčame prečítať si nasledujúcich sprievodcov:

Doteraz náš článok o tom, čo je procesor IPC, veríme, že sa vám zdá veľmi užitočný.

Zdroj Wikipedia