▷ Cos'è il processore ipc

Nei computer di oggi, le istruzioni per ciclo, o anche note come IPC, sono un aspetto molto importante delle prestazioni del processore. Questo concetto rappresenta il numero medio di istruzioni eseguite per ciascun ciclo di clock del processore, quindi più è alto, più potente sarà il processore. In questo articolo spieghiamo tutto ciò che è rilevante sull'IPC.

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Cos'è l'IPC del processore, come viene calcolato e quanto è importante?

Il calcolo IPC viene eseguito eseguendo un set di codice, calcolando il numero di istruzioni a livello di macchina richieste per completarlo e quindi utilizzando timer ad alte prestazioni per calcolare il numero di cicli di clock necessari per completarlo su hardware reale.. Il risultato finale deriva dalla divisione del numero di istruzioni per il numero di cicli di clock della CPU.

Il numero di istruzioni al secondo e le operazioni in virgola mobile al secondo per un processore possono essere derivati ​​moltiplicando il numero di istruzioni per ciclo per la velocità di clock (cicli al secondo indicata in Hertz) del processore in questione. Il numero di istruzioni al secondo è un indicatore approssimativo delle probabili prestazioni del processore.

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Il numero di istruzioni eseguite per clock non è una costante per un determinato processore, in quanto dipende da come il particolare software in esecuzione interagisce con il processore e, in effetti, con l'intera macchina, in particolare con la gerarchia di memoria. Tuttavia, alcune caratteristiche del processore tendono a portare a progetti con valori IPC superiori alla media, come la presenza di più unità logiche aritmetiche e tubi corti. Quando si confrontano diversi set di istruzioni, un set di istruzioni più semplice può portare a un valore IPC più elevato rispetto all'implementazione di un set di istruzioni più complesso, che utilizza la stessa tecnologia di chip, tuttavia più set di istruzioni il complesso può eseguire lavori più utili con meno istruzioni.

Fattori che governano l'IPC

È possibile ottenere un determinato livello di istruzioni al secondo con un IPC elevato e una bassa velocità di clock (come AMD Athlon e le prime serie Intel Core) o da un IPC basso e una velocità di clock elevata (come Intel Pentium 4). Entrambi sono progetti di processori validi e la scelta tra i due dipende spesso dalla storia, dai vincoli ingegneristici o dalle pressioni di marketing. Tuttavia, un IPC elevato con alta frequenza offre le migliori prestazioni.

Istruzioni di ciclo per più processori.

Questi numeri non sono il valore IPC di queste CPU, ma rappresentano le prestazioni in virgola mobile teoricamente possibili. Si noti che i numeri seguenti rappresentano solo le larghezze logiche delle unità SIMD del processore. Non tengono conto delle molteplici condotte SIMD presenti nella maggior parte delle architetture, né rappresentano la principale definizione architettonica di IPC, che misura il numero di istruzioni scalari medie rimosse per ciclo, sia numeri interi, punti mobili e controllo.

CPU	Doppia precisione DP IPC	SPC SPC di precisione semplice
Intel Core e Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge e Intel Ivy Bridge	8	16
Intel Haswell e Intel Coffee Lake	16	32
Intel Ice Lake	?	?
Intel Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
Bulldozer AMD, AMD Piledriver e AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont e Goldmont)	2	4
AMD Bobcat	2	4
AMD Jaguar e 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	Gli elementi SP si estendono Ed a DP ed elaborato nelle stesse unità
IBM PowerPC A2	4

Per ottenere una valutazione GFLOPS teorica (miliardi di FLOPS) per una determinata CPU, moltiplicare il numero in questa tabella per il numero di core e quindi per il clock di valore (in GHz) di un particolare modello di CPU. Ad esempio, un Coffee Lake i7-8700K gestisce teoricamente 32 flop di precisione singoli per ciclo, ha 6 core e un clock di base di 3, 7 GHz. Questo ti dà 32 x 6 x 3, 7 = 710, 4 GFLOPS.

È importante notare che il multithreading non significa che due thread possano operare contemporaneamente sullo stesso core, condividendo le risorse della pipeline. Invece, la CPU consente a un thread di utilizzare il kernel, mentre un altro attende che i dati provengano dalla memoria, come nel caso di una mancanza di cache. Lo sviluppatore del sistema operativo può riportare il thread originale nella coda e quindi tornare alla CPU una volta recuperati i dati.

Pertanto, questa funzione non ha alcun effetto sulle prestazioni teoriche in virgola mobile di una CPU, ma in alcuni casi può aiutare la CPU ad avvicinarsi a tale prestazione, in più thread, in pratica. In genere, il registro del processore di grandi dimensioni mostra come i numeri di processore di grandi dimensioni possono contare una volta. Anche il numero di record è importante, poiché possono essere collegati insieme per un momento con alcune istruzioni.

L'IPC non è l'unica cosa che conta su un PC

Il lavoro utile che può essere fatto con qualsiasi PC dipende da molti fattori oltre alla velocità del processore. Questi fattori includono l'architettura del set di istruzioni, la microarchitettura del processore e l' organizzazione del sistema informatico, come la progettazione del sistema di archiviazione su disco, le capacità e le prestazioni di altri dispositivi collegati, l'efficienza del sistema operativo e, soprattutto, soprattutto, il software.

Per gli utenti e gli acquirenti di un sistema informatico, le istruzioni dell'orologio non sono un'indicazione particolarmente utile delle prestazioni del loro sistema. Per una misurazione accurata delle prestazioni rilevanti per loro, i benchmark delle applicazioni sono molto più utili. La conoscenza della loro esistenza è utile in quanto fornisce un esempio di facile comprensione del perché la velocità di clock non è l'unico fattore rilevante per le prestazioni dell'apparecchiatura.

Si consiglia di leggere le seguenti guide:

Finora il nostro articolo su cosa sia il processore IPC, speriamo che lo trovi molto utile.

Fonte di Wikipedia