▷ Co je procesor ipc

V dnešních počítačích jsou instrukce na cyklus, nebo také známé jako IPC, velmi důležitým aspektem výkonu procesoru. Tento koncept představuje průměrný počet instrukcí provedených pro každý cyklus hodin procesoru, takže čím vyšší je, tím výkonnější bude procesor. V tomto článku vysvětlujeme vše, co se týká CPI.

Index obsahu

Co je CPI procesoru, jak se počítá a jak je důležitý?

Výpočet IPC se provádí spuštěním sady kódů, výpočtem počtu instrukcí na strojové úrovni požadovaných pro jeho dokončení a poté pomocí vysoce výkonných časovačů pro výpočet počtu hodinových cyklů potřebných k jeho dokončení na reálném hardwaru.. Konečný výsledek vychází z dělení počtu instrukcí počtem cyklů CPU hodin.

Počet instrukcí za sekundu a operace s pohyblivou řádovou čárkou za sekundu pro procesor lze odvodit vynásobením počtu instrukcí za cyklus hodinovou rychlostí (cykly za sekundu danou v Hertzech) daného procesoru. Počet pokynů za sekundu je hrubým ukazatelem pravděpodobného výkonu procesoru.

Doporučujeme přečíst si článek o nejlepších procesorech na trhu

Počet instrukcí prováděných za hodinu není pro daný procesor konstanta, protože závisí na tom, jak konkrétní prováděný software interaguje s procesorem a ve skutečnosti s celým strojem, zejména s hierarchií paměti. Určité vlastnosti procesorů však vedou k návrhům, které mají nadprůměrné hodnoty IPC, jako je přítomnost více aritmetických logických jednotek a krátkých trubek. Při porovnávání různých sad instrukcí může jednodušší sada instrukcí vést k vyššímu počtu IPC než k implementaci složitější sady instrukcí, která používá stejnou čipovou technologii, avšak čím více instrukčních sad, komplex může provádět užitečnější práci s menším počtem pokynů.

Faktory upravující CPI

Dané úrovně pokynů za sekundu lze dosáhnout s vysokou IPC a nízkou hodinovou rychlostí (jako AMD Athlon a časná řada Intel Core), nebo z nízké IPC a vysokou rychlostí hodin (jako je Intel Pentium 4). Oba jsou platné návrhy procesorů a výběr mezi nimi často závisí na historii, technických omezeních nebo marketingových tlacích. Vysoký IPC s vysokou frekvencí však poskytuje nejlepší výkon.

Cyklické instrukce pro více procesorů.

Tato čísla nejsou hodnotou IPC těchto CPU, ale představují teoreticky možný výkon s pohyblivou řádovou čárkou. Vezměte prosím na vědomí, že níže uvedená čísla představují pouze logické šířky jednotek SIMD procesoru. Nezohledňují více trubek SIMD přítomných ve většině architektur ani nepředstavují hlavní architektonickou definici IPC, která měří počet průměrných skalárních instrukcí odstraněných za cyklus, celá čísla, pohyblivé body a kontrolu.

CPU	Dvojitá přesnost DP IPC	Jednoduchá přesnost 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
AMD buldozer, 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 se rozšiřují Ed to DP a zpracováno ve stejných jednotkách
IBM PowerPC A2	4

Chcete-li získat teoretické hodnocení GFLOPS (miliardy FLOPS) pro daný procesor, vynásobte číslo v této tabulce počtem jader a poté hodnotovými hodinami (v GHz) konkrétního modelu CPU. Například Coffee Lake i7-8700K teoreticky zpracovává 32 jednoduchých flopů s přesností na cyklus, má 6 jader a základní hodiny 3, 7 GHz, čímž získáte 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

Je důležité si uvědomit, že multithreading neznamená, že dvě vlákna mohou pracovat na stejném jádru současně a sdílet zdroje potrubí. Místo toho procesor dovoluje jednomu vláknu používat jádro, zatímco další čeká, až data přijdou z paměti, jako v případě nedostatku mezipaměti. Vývojář operačního systému může vrátit původní vlákno do fronty a po obnovení dat se vrátit do CPU.

Tato funkce proto nemá žádný vliv na teoretický výkon s pohyblivou desetinnou čárkou CPU, ale v některých případech může pomoci CPU přiblížit se k tomuto výkonu v praxi ve více vláknech. Obecně protokol o velkém procesoru ukazuje, jak se mohou velká čísla procesorů spočítat jednou. Počet záznamů je také důležitý, protože mohou být na okamžik spojeny několika instrukcemi.

IPC není jediná věc, na které na PC záleží

Užitečná práce, kterou lze provádět na jakémkoli počítači, závisí na mnoha faktorech kromě rychlosti procesoru. Mezi tyto faktory patří architektura sady instrukcí, mikroarchitektura procesoru a organizace počítačového systému, jako je návrh diskového úložného systému a kapacity a výkon dalších připojených zařízení, efektivita operačního systému a především: důležitý je software.

Pro uživatele a kupující počítačového systému nejsou hodinové pokyny zvlášť užitečným ukazatelem výkonu jejich systému. Pro přesné měření výkonu, které se jich týká, jsou referenční hodnoty aplikací mnohem užitečnější. Znalost jejich existence je užitečná, protože poskytuje snadno pochopitelný příklad, proč rychlost hodin není jediným faktorem relevantním pro výkon zařízení.

Doporučujeme si přečíst následující návody:

Zatím náš článek o tom, co je procesor IPC, doufáme, že se vám bude zdát velmi užitečný.

Zdroj Wikipedie