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Qué es el IPC del procesador

En los ordenadores actuales, las instrucciones por ciclo o también conocidas como IPC, son un aspecto muy importante del rendimiento de un procesador. Este concepto representa el número promedio de instrucciones ejecutadas para cada ciclo de reloj del procesador, por lo que cuanto mayor sea, más potente será el procesador. En este artículo os explicamos todo lo relevante acerca del IPC.

Qué es el IPC del procesador, cómo se calcula y qué importancia tiene

Qué es el IPC del procesador

El cálculo de IPC se realiza mediante la ejecución de un conjunto de código, calculando la cantidad de instrucciones a nivel de máquina necesarias para completarla, y luego utilizando temporizadores de alto rendimiento para calcular la cantidad de ciclos de reloj necesarios para completarla en el hardware real. El resultado final proviene de dividir el número de instrucciones por el número de ciclos de reloj de la CPU.

El número de instrucciones por segundo y las operaciones de punto flotante por segundo para un procesador, pueden derivarse multiplicando el número de instrucciones por ciclo con la velocidad de reloj (ciclos por segundo dados en Hertz) del procesador en cuestión. El número de instrucciones por segundo es un indicador aproximado del rendimiento probable del procesador.

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El número de instrucciones ejecutadas por reloj no es una constante para un procesador determinado, pues depende de cómo el software en particular que se está ejecutando interactúa con el procesador y, de hecho, con toda la máquina, particularmente con la jerarquía de memoria. Sin embargo, ciertas características del procesador tienden a conducir a diseños que tienen valores de IPC superiores al promedio, como la presencia de múltiples unidades lógicas aritméticas y tuberías cortas. Cuando se comparan diferentes conjuntos de instrucciones, un conjunto de instrucciones más simple puede llevar a una cifra de IPC más alta que la implementación de un conjunto de instrucciones más complejo, que utiliza la misma tecnología de chip, sin embargo, el conjunto de instrucciones más complejo puede lograr un trabajo más útil con menos instrucciones.

Factores que rigen el IPC

Se puede lograr un nivel dado de instrucciones por segundo con un IPC alto y una velocidad de reloj baja (como el AMD Athlon y la serie Core de Intel temprana), o desde un IPC bajo y una alta velocidad de reloj (como el Intel Pentium 4). Ambos son diseños de procesadores válidos, y la elección entre los dos depende a menudo del historial, las restricciones de ingeniería o las presiones de mercadeo. Sin embargo, un alto IPC con alta frecuencia proporciona el mejor rendimiento.

Qué es el IPC del procesador

Instrucciones por ciclo para varios procesadores.

Estos números no son el valor de IPC de estas CPU, sino que representan el rendimiento de punto flotante teóricamente posible. Ten en cuenta que los números a continuación solo representan los anchos lógicos de las unidades SIMD del procesador. No tienen en cuenta las múltiples tuberías SIMD presentes en la mayoría de las arquitecturas, ni representan la definición arquitectónica principal de IPC, que mide el número de instrucciones escalares promedio retiradas por ciclo, tanto enteros, puntos flotantes y control.

CPUDoble precisión DP IPCPrecisión simple SP IPC
Intel Core y Intel Nehalem48
Intel Sandy Bridge e Intel Ivy Bridge816
Intel Haswell e Intel Coffee Lake1632
Intel Ice Lake??
Intel Xeon Skylake (AVX-512)3264
AMD K10612
AMD Bulldozer, AMD Piledriver y AMD Steamroller1224
AMD Ryzen1632
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont y Goldmont)24
AMD Bobcat24
AMD Jaguar y Puma48
ARM Cortex-A718
ARM Cortex-A918
ARM Cortex-A1518
ARM Cortex-A3228
ARM Cortex-A3528
ARM Cortex-A5328
ARM Cortex-A5728
ARM Cortex-A7228
Qualcomm Krait18
Qualcomm Kryo28
IBM PowerPC A28Los elementos SP se extienden

Ed a DP y procesado

en las mismas unidades

IBM PowerPC A24

Para obtener una calificación teórica de GFLOPS (miles de millones de FLOPS) para una CPU determinada, multiplica el número en este cuadro por el número de núcleos y luego por el reloj de valores (en GHz) de un modelo de CPU en particular. Por ejemplo, un Coffee Lake i7-8700K maneja teóricamente 32 flops de precisión simple por ciclo, tiene 6 núcleos y un reloj base de 3.7 GHz. Esto le da 32 x 6 x 3.7 = 710.4 GFLOPS.

Es importante tener en cuenta que el subprocesamiento múltiple no significa que dos subprocesos pueden operar en el mismo núcleo simultáneamente, compartiendo recursos de canalización. En cambio, la CPU permite que un subproceso use el núcleo mientras que otro espera que los datos lleguen de la memoria, como en el caso de una falta de caché. El programador del sistema operativo puede devolver el subproceso original a la cola, y luego volver a la CPU, una vez que se hayan recuperado los datos.

Por lo tanto, esta característica no tiene ningún efecto en el rendimiento de punto flotante teórico de una CPU, pero, en ciertos casos, puede ayudar a la CPU a acercarse a ese rendimiento, en múltiples subprocesos, en la práctica. Generalmente, el registro de procesador grande muestra cómo los números grandes del procesador pueden contar una vez. El número de registros también es importante, ya que pueden conectarse juntos por un momento con algunas instrucciones.

El IPC no es lo único que importa en un PC

El trabajo útil que se puede hacer con cualquier PC depende de muchos factores además de la velocidad del procesador. Estos factores incluyen la arquitectura del conjunto de instrucciones, la microarquitectura del procesador y la organización del sistema informático, como el diseño del sistema de almacenamiento en disco y las capacidades y el rendimiento de otros dispositivos conectados, la eficiencia del sistema operativo y, lo más importante, el software.

Para los usuarios y compradores de un sistema informático, las instrucciones por reloj no son una indicación particularmente útil del rendimiento de su sistema. Para una medida precisa del rendimiento relevante para ellos, los benchmarks de las aplicaciones son mucho más útiles. El conocimiento de su existencia es útil, ya que proporciona un ejemplo fácil de comprender de por qué la velocidad del reloj no es el único factor relevante para el rendimiento del equipo.

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Hasta aquí llega nuestro artículo sobre qué es el IPC del procesador, esperamos que te resulte de mucha utilidad.

Fuente
wikipedia

Juan Gomar

Soy un apasionado de la tecnología en general pero principalmente de la informática y los videojuegos.
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