▷ מהו ה- ipc של המעבד

במחשבים של ימינו הוראות למחזור, או הידועות גם כ- IPCs, הינן היבט חשוב מאוד בביצועי המעבד. מושג זה מייצג את המספר הממוצע של ההוראות המבוצעות בכל מחזור שעון מעבד, כך שככל שהוא גבוה יותר כך המעבד יהיה חזק יותר. במאמר זה אנו מסבירים את כל מה שרלוונטי למדד.

מדד התוכן

מהו מדד המחירים לצרכן של המעבד, כיצד הוא מחושב וכמה הוא חשוב?

חישוב ה- IPC מתבצע על ידי הפעלת מערך קוד, חישוב מספר ההוראות ברמת המכונה הדרושה להשלמתו ואז באמצעות טיימרים בעלי ביצועים גבוהים כדי לחשב את מספר מחזורי השעון הנדרשים להשלמתו על חומרה אמיתית.. התוצאה הסופית נובעת מחלוקת מספר ההוראות במספר מחזורי השעון של המעבד.

ניתן לגזור את מספר ההוראות בשנייה ואת פעולות הנקודה הצפה בשנייה עבור מעבד על ידי הכפלת מספר ההוראות בכל מחזור עם מהירות השעון (מחזורים לשנייה הניתנים ב הרץ) של המעבד המדובר. מספר ההוראות בשנייה הוא אינדיקטור גס לביצועים הסבירים של המעבד.

אנו ממליצים לקרוא את המאמר שלנו בנושא המעבדים הטובים ביותר בשוק

מספר ההוראות המבוצעות בשעון אינו קבוע עבור מעבד נתון, מכיוון שהוא תלוי באופן שבו התוכנה המסוימת שמבוצעת מתקשרת עם המעבד ואכן עם כל המכונה, במיוחד עם היררכיית הזיכרון. עם זאת, מאפייני מעבד מסוימים נוטים להוביל לעיצובים שיש להם ערכי IPC מעל הממוצע, כמו נוכחות של יחידות לוגיקה אריתמטיות מרובות וצינורות קצרים. כשמשווים בין מערכי הוראות שונים, מערך הוראות פשוט יותר יכול להוביל לנתון IPC גבוה יותר מאשר יישום מערך הוראות מורכב יותר, המשתמש באותה טכנולוגיית שבבים, עם זאת מערך ההדרכה יותר קומפלקס יכול לבצע עבודה מועילה יותר עם פחות הוראות.

גורמים המסדירים את מדד המחירים לצרכן

ניתן להשיג רמה מסוימת של הוראות לשנייה באמצעות IPC גבוה ומהירות שעון נמוכה (כמו AMD Athlon וסדרת Intel Core המוקדמת), או מ IPC נמוך ומהירות שעון גבוהה (כמו Intel Pentium) 4). שניהם הם עיצובים תקינים של מעבד, והבחירה בין השתיים תלויה לעתים קרובות בהיסטוריה, באילוצים הנדסיים או בלחצי שיווק. עם זאת, IPC גבוה עם תדר גבוה מספק את הביצועים הטובים ביותר.

מחזור הוראות למספר מעבדים.

מספרים אלה אינם ערך ה- IPC של מעבדים אלה, אך מייצגים את ביצועי נקודת הצפה התיאורטית. שימו לב שהמספרים שלמטה מייצגים רק את הרוחבים ההגיוניים של כונני ה- SIM של המעבד. הם אינם מביאים בחשבון את מספר צינורות ה- SIMD הקיימים ברוב הארכיטקטורות, והם גם אינם מייצגים את ההגדרה האדריכלית העיקרית של IPC, המודד את מספר הוראות הסקלר הממוצע שהוסרו בכל מחזור, הן מספרים שלמים, נקודות צפה ובקרה.

מעבד	DPC כפול דיוק כפול	SP IPC דיוק פשוט
Intel Core ו- Intel Nehalem	4	8
Intel Sandy Bridge ו- Intel Ivy Bridge	8	16
אינטל הסוול ואינטל קפה לייק	16	32
אגם קרח אינטל	?	?
אינטל Xeon Skylake (AVX-512)	32	64
AMD K10	6	12
AMD Bulldozer, AMD Piledriver ו- AMD Steamroller	12	24
AMD Ryzen	16	32
אינטל אטום (בונל, סולטוול, סילברמונט וגולדמונט)	2	4
AMD בובקט	2	4
AMD יגואר ופומה	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
קוואלקום קראיט	1	8
קוואלקום קריו	2	8
IBM PowerPC A2	8	אלמנטים של SP מתארכים אד ל- DP ועובד באותן יחידות
IBM PowerPC A2	4

כדי לקבל דירוג GFLOPS תיאורטי (מיליארדי FLOPS) עבור מעבד נתון, הכפל את המספר בטבלה זו במספר הליבות, ואז לפי שעון הערך (ב- GHz) של דגם CPU מסוים. לדוגמא, קפה לייק i7-8700K מטפל באופן תיאורטי ב 32 כישורי דיוק יחידים בכל מחזור, יש לו 6 ליבות ושעון בסיס של 3.7 ג'יגה הרץ, וזה נותן לך 32 x 6 x 3.7 = 710.4 GFLOPS.

חשוב לציין כי ריבוי חתכים אינו אומר ששני חוטים יכולים לפעול באותו הליבה בו זמנית, תוך שיתוף של משאבי צנרת. במקום זאת, המעבד מאפשר לחוט אחד להשתמש בגרעין, בעוד שאחר מחכה לנתונים שיגיעו מהזיכרון, כמו במקרה של חוסר זיכרון מטמון. מפתח מערכת ההפעלה יכול להחזיר את החוט המקורי לתור ואז לחזור למעבד לאחר התאוששות הנתונים.

לפיכך, לתכונה זו אין כל השפעה על ביצועי נקודת הצף התיאורטיות של מעבד, אך במקרים מסוימים היא יכולה לסייע למעבד להתקרב לביצועים אלו, במספר חוטים, בפועל. באופן כללי, יומן המעבדים הגדול מראה כמה מספרי מעבד גדולים יכולים לספור פעם אחת. מספר הרשומות חשוב גם הוא, מכיוון שניתן לחבר אותם לרגע בעזרת הוראות מסוימות.

ה- IPC הוא לא הדבר היחיד שחשוב למחשב

העבודה השימושית שניתן לבצע עם כל מחשב אישי תלויה בגורמים רבים מלבד מהירות המעבד. גורמים אלה כוללים את ארכיטקטורת ערכת ההוראות, המיקרו - ארכיטקטורה של המעבד וארגון מערכת המחשבים, כגון תכנון מערכת אחסון הדיסק והיכולות והביצועים של התקנים מחוברים אחרים, היעילות של מערכת ההפעלה ובעיקר, חשוב, התוכנה.

למשתמשים ולקונים מערכת מחשב, הוראות שעון אינן אינדיקציה שימושית במיוחד לביצועי המערכת שלהם. כדי למדוד מדויק את הביצועים הרלוונטיים להם, מדדי היישום מועילים בהרבה. הידיעה על קיומם מועילה מכיוון שהיא מספקת דוגמא קלה להבנה מדוע מהירות השעון אינה הגורם היחיד הרלוונטי לביצועי הציוד.

אנו ממליצים לקרוא את המדריכים הבאים:

עד כה המאמר שלנו על מה ה- IPC של המעבד, אנו מקווים שתמצא אותו מועיל מאוד.

מקור ויקיפדיה