Инструкции на цикл
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2008 г. ) |
В компьютерной архитектуре количество инструкций за такт ( IPC ), обычно называемое инструкциями за такт , представляет собой один из аспектов производительности процессора : среднее количество инструкций , выполняемых за каждый такт . Это мультипликативное обратное количество циклов на инструкцию . [1] [2] [3]
Объяснение [ править ]
В то время как ранние поколения процессоров выполняли все этапы выполнения инструкций последовательно, современные процессоры могут выполнять многие операции параллельно. Поскольку невозможно просто продолжать удваивать тактовую частоту, конвейеризация инструкций и суперскалярная конструкция процессора развивались, поэтому процессоры могут использовать различные исполнительные блоки параллельно, просматривая входящие инструкции с целью их оптимизации. Это приводит к тому, что число инструкций за завершенный цикл намного превышает 1, и это отвечает за большую часть улучшений скорости в последующих поколениях ЦП.
Расчет МПК [ править ]
Расчет IPC осуществляется путем запуска заданного фрагмента кода, расчета количества инструкций машинного уровня, необходимых для его выполнения, а затем использования высокопроизводительных таймеров для расчета количества тактов, необходимых для его выполнения на реальном оборудовании. Конечный результат получается путем деления количества инструкций на количество тактов процессора.
Количество инструкций в секунду и операций с плавающей запятой в секунду для процессора можно получить путем умножения количества инструкций за цикл на тактовую частоту (циклов в секунду, выраженную в герцах ) рассматриваемого процессора. Количество инструкций в секунду является приблизительным показателем вероятной производительности процессора.
Количество инструкций, выполняемых за такт, не является константой для данного процессора; это зависит от того, как конкретное программное обеспечение запущенное взаимодействует с процессором, да и всей машиной, особенно с иерархией памяти . Однако некоторые функции процессора, как правило, приводят к тому, что значения IPC превышают средние значения; наличие множества арифметико-логических блоков (АЛУ — подсистема процессора, способная 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 микросхем; однако более сложный набор команд может обеспечить более полезную работу с меньшим количеством инструкций. Таким образом, сравнение показателей IPC между различными наборами инструкций (например, x86 и ARM) обычно бессмысленно.
Скорость компьютера [ править ]
Полезная работа, которую можно выполнить на любом компьютере, зависит от многих факторов, помимо скорости процессора. Эти факторы включают в себя архитектуру набора команд процессора , микроархитектуру и организацию компьютерной системы (например, конструкцию дисковой системы хранения данных , а также возможности и производительность других подключенных устройств), эффективность операционной системы и высокоуровневый уровень производительности. проектирование прикладного программного обеспечения .
Для пользователей компьютеров и покупателей тесты приложений , а не инструкции за цикл, обычно являются гораздо более полезным показателем производительности системы. Однако IPC является примером того, почему тактовая частота не является единственным фактором, влияющим на производительность компьютера.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Паттерсон, Дэвид А.; Хеннесси, Джон Л. (2014). Организация и проектирование компьютера: аппаратно-программный интерфейс . Серия Моргана Кауфмана по компьютерной архитектуре и дизайну (5-е изд.). Амстердам; Бостон: Elsevier/Morgan Kaufmann, Morgan Kaufmann — это отпечаток Elsevier. ISBN 978-0-12-407726-3 . OCLC 859555917 .
- ^ Хеннесси, Джон Л.; Паттерсон, Дэвид А. (3 ноября 2006 г.). Компьютерная архитектура: количественный подход . Эльзевир. ISBN 978-0-08-047502-8 .
- ^ Столлингс, Уильям (2016). Компьютерная организация и архитектура: проектирование для повышения производительности (Десятое изд.). Бостон: Пирсон-Прентис Холл. ISBN 978-0-13-410161-3 .