Medida de la velocidad de procesamiento de una computadora
Eficiencia de procesamiento de la computadora, medida como la energía necesaria por millón de instrucciones por segundo (vatios por MIPS)
Las instrucciones por segundo ( IPS ) son una medida de la velocidad del procesador de una computadora . En las computadoras con conjuntos de instrucciones complejos (CISC), las diferentes instrucciones toman diferentes cantidades de tiempo, por lo que el valor medido depende de la combinación de instrucciones; incluso para comparar procesadores de la misma familia, la medición de IPS puede ser problemática. Muchos valores IPS informados han representado tasas de ejecución "máximas" en secuencias de instrucciones artificiales con pocas ramificaciones y sin contención de caché , mientras que las cargas de trabajo realistas generalmente conducen a valores IPS significativamente más bajos. La jerarquía de memoria también afecta en gran medida el rendimiento del procesador, un problema que apenas se considera en los cálculos de IPS. Debido a estos problemas, los puntos de referencia sintéticos como Dhrystone ahora se usan generalmente para estimar el rendimiento de la computadora en aplicaciones de uso común, y el IPS sin procesar ha caído en desuso.
El término se utiliza habitualmente en asociación con un prefijo métrico (k, M, G, T, P o E) para formar kiloinstrucciones por segundo ( kIPS ), megainstrucciones por segundo ( MIPS ), gigainstrucciones por segundo ( GIPS ), etc. Anteriormente, TIPS se utilizaba ocasionalmente para "mil IPS".
Computación
El IPS se puede calcular utilizando esta ecuación: [1]
Sin embargo, la medición de instrucciones/ciclos depende de la secuencia de instrucciones, de los datos y de factores externos.
Mil instrucciones por segundo (TIPS/kiPS)
Antes de que existieran los puntos de referencia estándar, la velocidad media de las computadoras se calculaba en base a cálculos para una combinación de instrucciones y los resultados se expresaban en kiloinstrucciones por segundo (kIPS). La más famosa fue la combinación Gibson Mix [2], creada por Jack Clark Gibson de IBM para aplicaciones científicas en 1959. Otras clasificaciones, como la combinación ADP que no incluye operaciones de punto flotante, se crearon para aplicaciones comerciales. La unidad de mil instrucciones por segundo (kIPS) rara vez se utiliza hoy en día, ya que la mayoría de los microprocesadores actuales pueden ejecutar al menos un millón de instrucciones por segundo.
La mezcla de Gibson
Gibson dividió las instrucciones de la computadora en 12 clases, basándose en la arquitectura del IBM 704 , y agregó una clase 13 para tener en cuenta el tiempo de indexación. Los pesos se basaron principalmente en el análisis de siete programas científicos ejecutados en el 704, con una pequeña contribución de algunos programas del IBM 650. La puntuación general fue entonces la suma ponderada de la velocidad de ejecución promedio de las instrucciones en cada clase. [3]
Millones de instrucciones por segundo (MIPS)
La velocidad de una CPU determinada depende de muchos factores, como el tipo de instrucciones que se ejecutan, el orden de ejecución y la presencia de instrucciones de bifurcación (problemáticas en las canalizaciones de la CPU). Las tasas de instrucciones de la CPU son diferentes de las frecuencias de reloj, generalmente informadas en Hz , ya que cada instrucción puede requerir varios ciclos de reloj para completarse o el procesador puede ser capaz de ejecutar múltiples instrucciones independientes simultáneamente. Los MIPS pueden ser útiles al comparar el rendimiento entre procesadores fabricados con una arquitectura similar (por ejemplo, microcontroladores de la marca Microchip), pero son difíciles de comparar entre diferentes arquitecturas de CPU . [4] Esto llevó al término "Indicador sin sentido de la velocidad del procesador" [5] o, con menos frecuencia, "Índices sin sentido de rendimiento" [6], que se hicieron populares entre los técnicos a mediados de la década de 1980.
Por esta razón, MIPS se ha convertido no en una medida de velocidad de ejecución de instrucciones, sino en una velocidad de rendimiento de tareas comparada con una referencia. A fines de la década de 1970, el rendimiento de las minicomputadoras se comparó utilizando VAX MIPS , donde se medía a las computadoras en una tarea y se calificaba su rendimiento en comparación con el VAX-11/780 que se comercializaba como una máquina de 1 MIPS . (La medida también se conocía como la Unidad de Rendimiento VAX o VUP ). Se eligió esto porque el 11/780 era aproximadamente equivalente en rendimiento a un IBM System/370 modelo 158–3, que era comúnmente aceptado en la industria informática como funcionando a 1 MIPS.
Muchas de las afirmaciones sobre el rendimiento de las minicomputadoras se basaban en la versión Fortran del benchmark Whetstone , que arrojaba millones de instrucciones de Whetstone por segundo (MWIPS). El VAX 11/780 con FPA (1977) funcionaba a 1,02 MWIPS.
Las velocidades efectivas en MIPS dependen en gran medida del lenguaje de programación utilizado. El Informe Whetstone tiene una tabla que muestra las velocidades MWIPS de las PC a través de los primeros intérpretes y compiladores hasta los lenguajes modernos. El primer compilador de PC fue para BASIC (1982) cuando una CPU 8088/87 de 4,8 MHz obtuvo 0,01 MWIPS. Los resultados en un Intel Core 2 Duo de 2,4 GHz (1 CPU 2007) varían desde 9,7 MWIPS utilizando el intérprete BASIC, 59 MWIPS a través del compilador BASIC, 347 MWIPS utilizando Fortran 1987, 1534 MWIPS a través de HTML/Java hasta 2403 MWIPS utilizando un compilador C / C++ moderno .
Para los primeros microprocesadores de 8 y 16 bits , el rendimiento se medía en miles de instrucciones por segundo (1000 kIPS = 1 MIPS).
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