Инструкции за цикл - Instructions per cycle
В компьютерной архитектуре , инструкция за такт ( IPC ), обычно называемые инструкции за такт один аспект процессора производительности «s: среднее число инструкций , выполняемых для каждого тактового цикла . Это мультипликативный обратный из циклов в инструкции .
Объяснение
Расчет IPC
Расчет IPC выполняется путем запуска заданного фрагмента кода, вычисления количества инструкций машинного уровня, необходимых для его выполнения, а затем использования высокопроизводительных таймеров для расчета количества тактовых циклов, необходимых для его выполнения на реальном оборудовании. Окончательный результат получается путем деления количества инструкций на количество тактов процессора.
Количество инструкций в секунду и операций с плавающей запятой в секунду для процессора может быть получено путем умножения количества инструкций за цикл на тактовую частоту (количество циклов в секунду, выраженное в герцах ) рассматриваемого процессора. Количество инструкций в секунду - это приблизительный показатель вероятной производительности процессора.
Количество инструкций, выполняемых за такт, не является постоянным для данного процессора; это зависит от того, как конкретное запущенное программное обеспечение взаимодействует с процессором, да и вообще со всей машиной, особенно с иерархией памяти . Тем не менее, некоторые функции процессора обычно приводят к созданию конструкций, которые имеют значения IPC выше среднего; наличие нескольких арифметико-логических блоков (ALU - это подсистема процессора, которая может выполнять элементарные арифметические и логические операции) и коротких конвейеров. При сравнении различных наборов команд более простой набор команд может привести к более высокому показателю IPC, чем реализация более сложного набора команд с использованием той же технологии микросхемы; однако более сложный набор инструкций может обеспечить более полезную работу с меньшим количеством инструкций. Таким образом, сравнение показателей IPC между различными наборами инструкций (например, x86 и ARM) обычно бессмысленно.
Факторы, определяющие IPC
Заданный уровень выполнения инструкций в секунду может быть достигнут с помощью высокого IPC и низкой тактовой частоты (например, AMD Athlon и ранняя серия Intel Core Series ) или с помощью низкого IPC и высокой тактовой частоты (например, Intel Pentium 4 и меньшей тактовой частоты). протянуть AMD Bulldozer ). Оба являются допустимыми конструкциями процессоров, и выбор между ними часто продиктован историей, техническими ограничениями или маркетинговым давлением. Однако высокий IPC с высокой частотой всегда дает лучшую производительность.
Скорость компьютера
Полезная работа, которую можно проделать с любым компьютером, зависит не только от скорости процессора, но и от многих факторов. Эти факторы включают архитектуру набора команд , микроархитектуру процессора и организацию компьютерной системы (например, дизайн дисковой системы хранения и возможности и производительность других подключенных устройств), эффективность операционной системы и высокий уровень дизайн прикладного программного обеспечения .
Для пользователей компьютеров и покупателей тесты приложений , а не инструкции на цикл, обычно являются гораздо более полезным показателем производительности системы. Однако IPC дает пример того, почему тактовая частота - не единственный фактор, влияющий на производительность компьютера.