▷ Какво представлява процесора ipc

В съвременните компютри инструкциите на цикъл или също известни като IPC са много важен аспект на производителността на процесора. Тази концепция представлява средния брой инструкции, изпълнени за всеки цикъл на процесора, така че колкото по-висок е той, толкова по-мощен ще бъде процесорът. В тази статия обясняваме всичко, свързано с ИПЦ.

Индекс на съдържанието

Какво представлява CPI на процесора, как се изчислява и колко е важно?

Изчисляването на IPC се извършва чрез стартиране на набор от код, изчисляване на броя инструкции на ниво машина, необходими за неговото завършване, и след това използване на високопроизводителни таймери за изчисляване на броя на циклите на часовника, необходими за завършването му на истински хардуер., Крайният резултат идва от разделяне на броя инструкции на броя цикли на цикъла на процесора.

Броят инструкции в секунда и операциите с плаваща запетая в секунда за процесор могат да бъдат получени чрез умножаване на броя инструкции на цикъл с тактовата честота (цикли в секунда, дадени в Hertz) на въпросния процесор. Броят инструкции в секунда е груб индикатор за вероятната производителност на процесора.

Препоръчваме да прочетете нашата статия за Най-добрите процесори на пазара

Броят на изпълнените инструкции на часовник не е константа за даден процесор, тъй като зависи от това как конкретният софтуер, който се изпълнява, взаимодейства с процесора и всъщност с цялата машина, по-специално с йерархията на паметта. Въпреки това, определени характеристики на процесора обикновено водят до проекти, които имат над средните IPC стойности, като наличието на множество аритметични логически единици и къси тръби. Когато сравнявате различни набори инструкции, по-опростен набор от инструкции може да доведе до по-висока IPC цифра от прилагането на по-сложен набор от инструкции, който използва същата технология на чипа, но повече набор от инструкции комплекс може да извърши по-полезна работа с по-малко инструкции.

Фактори, управляващи ИПЦ

Дадено ниво на инструкции в секунда може да се постигне с висок IPC и ниска тактова честота (като AMD Athlon и ранната серия Intel Core), или от нисък IPC и висока тактова честота (като Intel Pentium 4). И двете са валидни дизайнерски модели и изборът между двете често зависи от историята, инженерните ограничения или маркетинговия натиск. Въпреки това, висок IPC с висока честота осигурява най-добрата производителност.

Цикъл инструкции за множество процесори.

Тези числа не са IPC стойността на тези процесори, но представляват теоретично възможна производителност с плаваща запетая. Моля, обърнете внимание, че числата по-долу представляват само логическите ширини на SIMD устройствата на процесора. Те не отчитат множеството SIMD тръби, присъстващи в повечето архитектури, нито представляват основното архитектурно определение на IPC, което измерва броя на средните скаларни инструкции, премахнати за цикъл, както цели числа, плаващи точки, така и контрол.

CPU	Двойна точност DP IPC	Проста точност SP IPC
Intel Core и Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge и Intel Ivy Bridge	8	16
Intel Haswell и Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
AMD Булдозер, AMD Piledriver и AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont и Goldmont)	2	4
AMD Bobcat	2	4
AMD Jaguar и 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 елементите се разширяват Ed към DP и се обработва в същите единици
IBM PowerPC A2	4

За да получите теоретична оценка на GFLOPS (милиарди FLOPS) за даден процесор, умножете числото в тази таблица по броя на ядрата и след това по тактовата стойност (в GHz) на определен модел процесор. Например, Lake Lake i7-8700K теоретично обработва 32 единични прецизни флопа на цикъл, той има 6 ядра и базов часовник от 3.7 GHz.Това ви дава 32 x 6 x 3.7 = 710.4 GFLOPS.

Важно е да се отбележи, че многопоточността не означава, че две нишки могат да работят едновременно на едно и също ядро, споделяйки ресурси на тръбопровода. Вместо това процесорът позволява на една нишка да използва ядрото, докато друга чака данните да идват от паметта, както в случай на липса на кеш. Програмистът на операционната система може да върне оригиналната нишка на опашката и след това да се върне в процесора, след като данните са възстановени.

Следователно тази функция не оказва влияние върху теоретичната производителност на процесора с плаваща запетая, но в определени случаи може да помогне на процесора да се доближи до тази производителност в множество нишки на практика. По принцип големият дневник на процесора показва колко големи числа на процесора могат да се броят веднъж. Броят на записите също е важен, тъй като те могат да бъдат свързани за момент с някои инструкции.

IPC не е единственото нещо, което има значение за компютър

Полезната работа, която може да се извърши с всеки компютър, зависи от много фактори, освен скоростта на процесора. Тези фактори включват архитектура на набор от инструкции, микроархитектура на процесора и организация на компютърната система, като дизайн на системата за съхранение на дискове и възможностите и производителността на други свързани устройства, ефективността на операционната система и най-вече, важното е, че софтуерът.

За потребителите и купувачите на компютърна система инструкциите за часовник не са особено полезна индикация за работата на тяхната система. За точно измерване на ефективността, подходящо за тях, сравнителните показатели за приложения са много по-полезни. Познанието за тяхното съществуване е полезно, тъй като предоставя лесен за разбиране пример защо тактовата честота не е единственият фактор, важен за работата на оборудването.

Препоръчваме да прочетете следните ръководства:

Досега нашата статия за това какво представлява IPC на процесора, надяваме се да го намерите много полезен.

Източник на Wikipedia