▷ Що таке процесор ipc

У сучасних комп’ютерах вказівки за цикл, або також відомі як IPC, є дуже важливим аспектом продуктивності процесора. Ця концепція представляє середню кількість інструкцій, виконаних для кожного тактового циклу процесора, тому чим він вищий, тим потужнішим буде процесор. У цій статті ми пояснюємо все, що стосується ІСЦ.

Зміст індексу

Що таке CPI процесора, як він обчислюється і наскільки це важливо?

Розрахунок IPC проводиться за допомогою набору коду, обчислення кількості інструкцій на рівні машини, необхідних для його завершення, а потім за допомогою високоефективних таймерів для обчислення кількості тактових циклів, необхідних для його завершення на реальному обладнання.. Кінцевий результат походить від ділення кількості інструкцій на кількість тактових циклів процесора.

Кількість вказівок на секунду та операції з плаваючою точкою в секунду для процесора можна отримати, помноживши кількість вказівок на цикл із тактовою частотою (цикли в секунду, заданими в герцах) відповідного процесора. Кількість інструкцій в секунду - приблизний показник ймовірної продуктивності процесора.

Ми рекомендуємо прочитати нашу статтю про кращі процесори на ринку

Кількість інструкцій, що виконуються за такт, не є постійною для даного процесора, оскільки це залежить від того, як саме програмне забезпечення, яке виконується, взаємодіє з процесором і, власне, з усією машиною, особливо з ієрархією пам'яті. Однак певні характеристики процесора, як правило, призводять до конструкцій, які мають вище середнього значення IPC, наприклад, наявність декількох арифметичних логічних одиниць та коротких труб. Порівнюючи різні набори інструкцій, більш простий набір інструкцій може призвести до вищої цифри IPC, ніж реалізація більш складного набору інструкцій, який використовує ту саму технологію мікросхем, проте тим більше набір інструкцій комплекс може виконати більш корисну роботу з меншою кількістю інструкцій.

Фактори, що регулюють ІСЦ

Даний рівень інструкцій в секунду може бути досягнутий з високим IPC та низькою тактовою частотою (наприклад, AMD Athlon та ранньою серією Intel Core), або з низьким IPC та високою тактовою частотою (наприклад, Intel Pentium 4). Обидва є дійсними конструкціями процесорів, а вибір між ними часто залежить від історії, технічних обмежень або маркетингового тиску. Однак високий IPC з високою частотою забезпечує найкращі показники.

Цикл інструкцій для декількох процесорів.

Ці числа не є значенням IPC цих процесорів, але представляють теоретично можливу ефективність з плаваючою комою. Зверніть увагу, що наведені нижче цифри представляють лише логічні ширини SIMD-дисків процесора. Вони не враховують безліч SIMD-труб, що є в більшості архітектур, а також не представляють основного архітектурного визначення IPC, яке вимірює кількість середніх скалярних інструкцій, знятих за цикл, як цілі числа, плаваючі точки, так і контроль.

ЦП	Подвійна DP IPC	Проста точність SP IPC
Intel Core і Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge та Intel Ivy Bridge	8	16
Intel Haswell та Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
AMD бульдозер, AMD Piledriver і AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont та Goldmont)	2	4
AMD Bobcat	2	4
AMD Jaguar і 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 елементи розширюються Ed до DP та обробляється в тих же одиницях
IBM PowerPC A2	4

Щоб отримати теоретичний рейтинг GFLOPS (мільярди FLOPS) для даного процесора, помножте число в цій таблиці на кількість ядер, а потім на тактове значення (в ГГц) конкретної моделі процесора. Наприклад, кавове озеро i7-8700K теоретично обробляє 32 одноточні флопи за цикл, він має 6 ядер і базовий тактовий частот 3, 7 ГГц, що дає 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

Важливо зазначити, що багатопотокове читання не означає, що два потоки можуть працювати на одному і тому ж ядрі одночасно, обмінюючись ресурсами конвеєра. Натомість процесор дозволяє одному потоку використовувати ядро, а інший чекає, коли дані надійдуть з пам'яті, як у випадку нестачі кешу. Розробник операційної системи може повернути початкову нитку до черги, а потім повернутися до центрального процесора, коли дані будуть відновлені.

Отже, ця функція не впливає на теоретичну продуктивність процесора з плаваючою комою, але в деяких випадках вона може допомогти процесору наблизитися до цієї продуктивності в декількох потоках на практиці. Як правило, великий журнал процесора показує, як великі числа процесорів можуть рахувати один раз. Важлива також кількість записів, оскільки їх можна на мить з'єднати разом з деякими інструкціями.

IPC - не єдине, що має значення на ПК

Корисна робота, яку можна виконати з будь-яким ПК, залежить від багатьох факторів, крім швидкості процесора. До таких факторів можна віднести архітектуру наборів інструкцій, мікроархітектуру процесора та організацію комп'ютерної системи, таку як дизайн системи зберігання дисків та можливості та продуктивність інших підключених пристроїв, ефективність операційної системи та, головне, що важливо, програмне забезпечення.

Для користувачів та покупців комп'ютерної системи інструкції щодо годинника не є особливо корисним показником продуктивності їх системи. Для точного вимірювання ефективності, що відповідає їм, орієнтири додатків набагато корисніші. Знання про їх існування є корисним, оскільки дає простий для розуміння приклад того, чому тактова частота не є єдиним фактором, що має значення для продуктивності обладнання.

Рекомендуємо прочитати наступні посібники:

Поки наша стаття про те, що таке IPC процесора, ми сподіваємось, що ви вважаєте це дуже корисним.

Джерело Вікіпедії