Anweisungen pro Zyklus - Instructions per cycle

In der Computerarchitektur sind Instruktionen pro Zyklus ( IPC ), allgemein als Instruktionen pro Takt bezeichnet, ein Aspekt der Leistung eines Prozessors : die durchschnittliche Anzahl von Instruktionen, die für jeden Taktzyklus ausgeführt werden . Es ist die multiplikative Umkehrung der Zyklen pro Befehl .

Erläuterung

Berechnung des IPC

Die Berechnung des IPC erfolgt durch Ausführen eines festgelegten Code-Stücks, Berechnen der Anzahl von Anweisungen auf Maschinenebene, die für die Ausführung erforderlich sind, und dann durch Verwendung von Hochleistungs-Timern, um die Anzahl der Taktzyklen zu berechnen, die für die Ausführung auf der tatsächlichen Hardware erforderlich sind. Das Endergebnis ergibt sich aus der Division der Anzahl der Befehle durch die Anzahl der CPU-Taktzyklen.

Die Anzahl von Befehlen pro Sekunde und Gleitkommaoperationen pro Sekunde für einen Prozessor können durch Multiplizieren der Anzahl von Befehlen pro Zyklus mit der Taktrate (Zyklen pro Sekunde, angegeben in Hertz ) des fraglichen Prozessors abgeleitet werden. Die Anzahl der Befehle pro Sekunde ist ein ungefährer Indikator für die wahrscheinliche Leistung des Prozessors.

Die Anzahl der pro Takt ausgeführten Befehle ist für einen bestimmten Prozessor keine Konstante; es hängt davon ab, wie die jeweilige ausgeführte Software mit dem Prozessor und tatsächlich der gesamten Maschine, insbesondere der Speicherhierarchie, interagiert . Bestimmte Prozessorfunktionen führen jedoch tendenziell zu Designs mit überdurchschnittlichen IPC-Werten; das Vorhandensein mehrerer arithmetisch-logischer Einheiten (eine ALU ist ein Prozessor-Subsystem, das elementare arithmetische und logische Operationen ausführen kann) und kurze Pipelines. Beim Vergleich verschiedener Befehlssätze kann ein einfacherer Befehlssatz zu einer höheren IPC-Zahl führen als eine Implementierung eines komplexeren Befehlssatzes unter Verwendung derselben Chiptechnologie; der komplexere Befehlssatz kann jedoch in der Lage sein, mit weniger Befehlen nützlichere Arbeit zu leisten. Daher ist der Vergleich von IPC-Zahlen zwischen verschiedenen Befehlssätzen (z. B. x86 vs. ARM) normalerweise bedeutungslos.

Faktoren für die IPC

Ein gegebenes Maß an Befehlen pro Sekunde kann mit einem hohen IPC und einer niedrigen Taktrate (wie dem AMD Athlon und frühen Intel Core Series ) oder von einem niedrigen IPC und einer hohen Taktrate (wie dem Intel Pentium 4 und weniger) erreicht werden Umfang der AMD Bulldozer ). Beides sind gültige Prozessordesigns, und die Wahl zwischen den beiden wird oft durch die Geschichte, technische Einschränkungen oder Marketingdruck bestimmt. Ein hoher IPC mit einer hohen Frequenz liefert jedoch immer die beste Leistung.

Computergeschwindigkeit

Die nützliche Arbeit, die mit jedem Computer erledigt werden kann, hängt neben der Prozessorgeschwindigkeit von vielen Faktoren ab. Zu diesen Faktoren gehören die Befehlssatzarchitektur , die Mikroarchitektur des Prozessors und die Organisation des Computersystems (wie das Design des Plattenspeichersystems und die Fähigkeiten und Leistung anderer angeschlossener Geräte), die Effizienz des Betriebssystems und die High-Level- Design von Anwendungssoftware .

Für Computer - Anwender und Einkäufer, Anwendungsbenchmarks , anstatt Befehle pro Zyklus, sind in der Regel eine viel nützlicher Hinweis auf die Systemleistung. IPC liefert jedoch ein Beispiel dafür, warum die Taktrate nicht der einzige relevante Faktor für die Computerleistung ist.

Siehe auch

Verweise