사이클당 명령 수

Instructions per cycle

컴퓨터 아키텍처에서 일반적으로 클럭당 명령이라고 불리는 사이클당 명령(IPC)은 프로세서 성능의 한 측면입니다. 즉, 각 클럭 사이클에서 실행되는 명령의 평균 수입니다.명령당 [1]주기의 곱셈 역수입니다.

설명.

초기 세대의 CPU는 명령을 순차적으로 실행하기 위한 모든 단계를 수행했지만 최신 CPU는 많은 작업을 병렬로 수행할 수 있습니다.클럭의 속도를 2배로 하는 것은 불가능하기 때문에 명령 파이프라이닝과 슈퍼칼라 프로세서 설계가 진화하여 CPU가 들어오는 명령어들을 미리 보면서 다양한 실행 유닛을 병렬로 사용할 수 있게 되었습니다.이로 인해 완료된 사이클당 명령은 1보다 훨씬 높아지며 후속 CPU 세대에서의 속도 향상에 큰 영향을 미칩니다.

IPC 계산

IPC 의 계산은, 코드 세트를 실행해, 코드를 완료하기 위해서 필요한 머신 레벨의 명령의 수를 계산해, 하이 퍼포먼스 타이머를 사용해 실제의 하드웨어로 완료하기 위해서 필요한 클럭 사이클의 수를 계산하는 것으로 행해집니다.최종 결과는 명령 수를 CPU 클럭 사이클 수로 나눈 것입니다.

프로세서의 초당 명령 수와 부동소수점 연산 수는 해당 프로세서의 사이클당 명령 수와 클럭 속도(헤르츠 단위)를 곱하여 구할 수 있습니다.초당 명령 수는 프로세서의 성능을 대략적으로 나타내는 지표입니다.

클럭당 실행되는 명령의 수는 프로세서에 대해 일정하지 않습니다.실행되는 특정 소프트웨어가 프로세서 전체, 특히 메모리 계층과 어떻게 상호작용하느냐에 따라 달라집니다.다만, 프로세서 기능에 따라서는, 평균보다 높은 IPC치를 가지는 설계, 복수의 산술 로직 유닛(ALU는 기본적인 산술 및 논리 연산을 실행할 수 있는 프로세서 서브 시스템)의 존재, 및 파이프라인이 짧은 경우가 있습니다.다른 명령어 세트를 비교할 때, 같은 칩 테크놀로지를 사용하는 복잡한 명령어 세트를 구현하는 것보다 단순한 명령어 세트가 IPC 수치를 높일 수 있습니다.다만, 보다 복잡한 명령어 세트는, 보다 적은 명령어로 보다 유용한 작업을 실현할 수 있습니다.따라서 다른 명령 세트(예를 들어 x86과 ARM) 간의 IPC 수치를 비교하는 것은 보통 의미가 없습니다.

IPC를 지배하는 요소

높은 IPC와 낮은 클럭 속도(AMD Athlon 및 초기 인텔의 Core 시리즈 등) 또는 낮은 IPC와 높은 클럭 속도(인텔 Pentium 4 등 AMD 불도저 등)로 소정의 초당 명령 수준을 달성할 수 있습니다.둘 다 유효한 프로세서 설계이며, 둘 중 선택할 수 있는 것은 이력, 엔지니어링상의 제약 또는 마케팅 압력에 [original research?]의해 결정됩니다.다만, IPC 가 높고 주파수가 높을수록, 항상 최고의 퍼포먼스를 얻을 수 있습니다.

컴퓨터 속도

모든 컴퓨터에서 실행할 수 있는 유용한 작업은 프로세서 속도 외에도 많은 요소에 따라 달라집니다.이러한 요소에는 명령 집합 아키텍처, 프로세서의 마이크로 아키텍처 및 컴퓨터 시스템 구성(디스크 스토리지 시스템의 설계, 기타 연결된 장치의 기능 및 성능 등), 운영 체제의 효율성 및 애플리케이션 소프트웨어의 고급 설계가 포함됩니다.

컴퓨터 사용자 및 구매자에게는 사이클별 지시보다는 애플리케이션 벤치마크가 일반적으로 시스템 성능을 훨씬 더 효과적으로 나타내는 지표입니다.단, IPC는 클럭 속도가 컴퓨터 퍼포먼스와 관련된 유일한 요소가 아닌 이유를 보여줍니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 존 L.헤네시, 데이비드 에이패터슨."컴퓨터 아키텍처: 정량적 접근법"2007.