Instrucciones por segundo
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]

IPS = enchufes × núcleos enchufe × reloj × Es ciclo {\displaystyle {\text{IPS}}={\text{zócalos}}\times {\frac {\text{núcleos}}{\text{zócalo}}}\times {\text{reloj}}\times {\frac {\text{Is}}{\text{ciclo}}}}

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 mediante el compilador BASIC, 347 MWIPS utilizando Fortran 1987, 1534 MWIPS mediante 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).

zMIPS se refiere a la medida MIPS utilizada internamente por IBM para calificar sus servidores mainframe ( zSeries , IBM System z9 y IBM System z10 ).

El millón de operaciones ponderadas por segundo (WMOPS) es una medida similar, utilizada para los códecs de audio.

Cronología de instrucciones por segundo

Resultados de la CPU

Procesador / SistemaDhrystone MIPS o MIPS, y frecuenciaD instrucciones por ciclo de relojD instrucciones por ciclo de reloj por núcleoAñoFuente
UNIVACIÓ N0,002 MIPS a 2,25 MHz0,00080,00081951

[7]

IBM 7030 ("Estiramiento")1.200 MIPS a 3,30 MHz0,3640,3641961[8] [9]
CDC 660010,00 MIPS a 10,00 MHz111965[10] [11]
Intel 40040,092 MIPS a 0,740 MHz
(no Dhrystone)		0,1240,1241971[12]
Sistema IBM/370 Modelo 1580,640 MIPS a 8,696 MHz0,07360,07361972[13]
Intel 80800,290 MIPS a 2,000 MHz
(no Dhrystone)		0,1450,1451974[14]
Loco 1160,0 MIPS a 80,00 MHz221975[15]
Tecnología MOS 65020,430 MIPS a 1,000 MHz0,430,431975[16]
Intel 8080A0,435 MIPS a 3,000 MHz
(no Dhrystone)		0,1450,1451976[14]
Zilog Z800,580 MIPS a 4,000 MHz
(no Dhrystone)		0,1450,1451976[16]
Motorola 68020,500 MIPS a 1,000 MHz0,50,51977[17]
Sistema IBM/370 Modelo 158-30,730 MIPS a 8,696 MHz0,08390,08391977[13]
VAX-11/7801.000 MIPS a 5.000 MHz0,20,21977[13]
Motorola 68090,420 MIPS a 1,000 MHz0,420,421978[16]
Intel 80860,330 MIPS a 5.000 MHz0,0660,0661978[14]
Fujitsu MB88432.000 MIPS a 2.000 MHz
(no Dhrystone)		111978[18]
Intel 80880,750 MIPS a 10,00 MHz0,0750,0751979[14] [ verificación fallida ]
Motorola 680001.400 MIPS a 8.000 MHz0,1750,1751979[16]
Zilog Z8001/Z80021,5 MIPS a 6 MHz0,250,251979[19]
Intel 8035/8039/80486 MIPS a 6 MHz
(no Dhrystone)		111980[20]
Fujitsu MB8843/MB88446 MIPS a 6 MHz
(no Dhrystone)		111980[18]
Zilog Z80/Z80H1,16 MIPS a 8 MHz
(no Dhrystone)		0,1450,1451981[16] [21]
Motorola 68021,79 MIPS a 3,58 MHz0,50,51981[17] [22]
Zilog Z8001/Z8002B2,5 MIPS a 10 MHz0,250,251981[19]
Tecnología MOS 65022,522 MIPS a 5,865 MHz0,430,431981[16] [22]
Intel 802861,28 MIPS a 12 MHz0,1070,1071982[13]
Motorola 680102,407 MIPS a 12,5 MHz0,1930,1931982[23]
NEC V204 MIPS a 8 MHz
(no Dhrystone)		0,50,51982[24]
Instrumentos de Texas TMS320105 MIPS a 20 MHz0,250,251983[25]
NEC V305 MIPS a 10 MHz
(no Dhrystone)		0,50,51983[24]
Motorola 680204.848 MIPS a 16 MHz0,3030,3031984[26]
Hitachi HD637052 MIPS a 2 MHz111985[27] [28]
Intel i386DX2,15 MIPS a 16 MHz0,1340,1341985[13]
Hitachi-Motorola 68HC0003,5 MIPS a 20 MHz0,1750,1751985[16]
Intel 87511 MIPS a 12 MHz0,0830,0831985[29]
WDC 65C816 / Ricoh 5A220,22 MIPS a 2,8 MHz0,080,081985
ARM24 MIPS a 8 MHz0,50,51986[30]
Stanford MIPS R2000 / R2000A8/9,8 MIPS a 12,5 MHz0,64 - 0,780,64 - 0,781986 / 1988[31] [32]
Sun SPARC / Fujitsu MB8690010 MIPS a 16,6 MHz0.60.61986[33]
Instrumentos de Texas TMS340106 MIPS a 50 MHz0,120,121986[34]
NEC V706,6 MIPS a 20 MHz0,330,331987[35]
Motorola 680309 MIPS a 25 MHz0,360,361987[36] [37]
Microg/20010 MIPS a 20 MHz0,50,51987[38]
Instrumentos de Texas TMS320C2012,5 MIPS a 25 MHz0,50,51987[39]
Dispositivos analógicos ADSP-210012,5 MIPS a 12,5 MHz111987[40]
Instrumentos de Texas TMS320C2525 MIPS a 50 MHz0,50,51987[39]
Intel i486DX8,7 MIPS a 25 MHz0,3480,3481989[13]
NEC V8016,5 MIPS a 33 MHz0,50,51989[35]
Intel i86025 MIPS a 25 MHz111989[41]
ARM312 MIPS a 25 MHz0,50,51989[42]
Motorola 6804044 MIPS a 40 MHz1.11.11990[43]
Procesador AMD Am3869 MIPS a 40 MHz0,2250,2251991[44]
Intel i486DX11,1 MIPS a 33 MHz0,3360,3361991[13]
Intel i86050 MIPS a 50 MHz111991[41]
Intel i486DX225,6 MIPS a 66 MHz0,3880,3881992[13]
Alfa 21064 (EV4)86 MIPS a 150 MHz0,5730,5731992[13]
Alfa 21064 (EV4S/EV45)135 MIPS a 200 MHz0,6750,6751993[13] [45]
MIPS R440085 MIPS a 150 MHz0,5670,5671993[46]
Microg/500132 MIPS a 66 MHz221993[47]
IBM-Motorola PowerPC 601157,7 MIPS a 80 MHz1.9711.9711993[48]
ARM740 MIPS a 45 MHz0,8890,8891994[49]
Intel DX470 MIPS a 100 MHz0,70,71994[14]
Motorola 68060110 MIPS a 75 MHz1.331.331994
Intel Pentium188 MIPS a 100 MHz1,881,881994[50]
Microchip PIC16F5 MIPS a 20 MHz0,250,251995[51]
IBM-Motorola PowerPC 603e188 MIPS a 133 MHz1.4141.4141995[52]
BRAZO 7500FE35,9 MIPS a 40 MHz0.90.91996
IBM-Motorola PowerPC 603ev423 MIPS a 300 MHz1.411.411996[52]
Intel Pentium Pro541 MIPS a 200 MHz2.72.71996[53]
Hitachi SH-4360 MIPS a 200 MHz1.81.81997[54] [55]
IBM-Motorola PowerPC 750525 MIPS a 233 MHz2.32.31997
Zilog eZ8080 MIPS a 50 MHz1.61.61999[56]
Intel Pentium III2.054 MIPS a 600 MHz3.43.41999[50]
Escala libre MPC8272760 MIPS a 400 MHz1.91.92000[57]
Procesador AMD Athlon3.561 MIPS a 1,2 GHz3.03.02000
Reconocimiento de silicio ZISC 788.600 MIPS a 33 MHz260.6260.62000[58]
ARM11515 MIPS a 412 MHz1.251.252002[59]
Procesador AMD Athlon XP 2500+7.527 MIPS a 1,83 GHz4.14.12003[50]
Edición Pentium 4 Extreme9.726 MIPS a 3,2 GHz3.03.02003
Microchip PIC10F1 MIPS a 4 MHz0,250,252004[60] [61]
ARM Cortex-M3125 MIPS a 100 MHz1.251.252004[62]
Niño II190 MIPS a 165 MHz1.131.132004[63]
MIPS32 4KEc356 MIPS a 233 MHz1.51.52004[64]
VÍA C71.799 MIPS a 1,3 GHz1.41.42005[65]
ARM Cortex-A82000 MIPS a 1,0 GHz2.02.02005[66]
Procesador AMD Athlon FX-5712.000 MIPS a 2,8 GHz4.34.32005
AMD Athlon 64 3800+ X2 (2 núcleos)14.564 MIPS a 2,0 GHz7.33.62005[67]
PowerPC G4 MPC74483.910 MIPS a 1,7 GHz2.32.32005[68]
ARM Cortex-R4450 MIPS a 270 MHz1.661.662006[69]
MIPS32 24K604 MIPS a 400 MHz1.511.512006[70]
PS3 Cell BE ( solo EPI )10.240 MIPS a 3,2 GHz3.23.22006
CPU IBM Xenon (3 núcleos)19.200 MIPS a 3,2 GHz6.02.02005
AMD Athlon FX-60 (2 núcleos)18.938 MIPS a 2,6 GHz7.33.62006[67]
Intel Core 2 Extreme X6800 (2 núcleos)27.079 MIPS a 2,93 GHz9.24.62006[67]
Intel Core 2 Extreme QX6700 (4 núcleos)49.161 MIPS a 2,66 GHz18.44.62006[71]
MIPS64 20Kc1.370 MIPS a 600 MHz2.32.32007[72]
PA Semi PA6T-1682M8.800 MIPS a 1,8 GHz4.44.42007[73]
Qualcomm Scorpion (similar al Cortex A8)2.100 MIPS a 1 GHz2.12.12008[59]
Intel Atom N2703.846 MIPS a 1,6 GHz2.42.42008[74]
Intel Core 2 Extreme QX9770 (4 núcleos)59.455 MIPS a 3,2 GHz18.64.62008[71]
Intel Core i7 920 (4 núcleos)82.300 MIPS a 2,93 GHz28.0897.0222008[75]
ARM Cortex-M045 MIPS a 50 MHz0.90.92009[76]
ARM Cortex-A9 (2 núcleos)7.500 MIPS a 1,5 GHz5.02.52009[77]
AMD Phenom II X4 940 Edición Negra42.820 MIPS a 3,0 GHz14.33.52009[78]
Procesador AMD Phenom II X6 1100T78.440 MIPS a 3,3 GHz23.73.92010[75]
Intel Core i7 Extreme Edition 980X (6 núcleos)147.600 MIPS a 3,33 GHz44.77.462010[79]
ARM Cortex A51.256 MIPS a 800 MHz1.571.572011[66]
ARM Cortex A72.850 MIPS a 1,5 GHz1.91.92011[59]
Qualcomm Krait (similar a Cortex A15, 2 núcleos)9.900 MIPS a 1,5 GHz6.63.32011[59]
AMD E-350 (2 núcleos)10.000 MIPS a 1,6 GHz6.253.1252011[80]
Nvidia Tegra 3 (Cuatro núcleos Cortex-A9 )13.800 MIPS a 1,5 GHz9.22.52011
Samsung Exynos 5250 (de 2 núcleos similar al Cortex-A15)14.000 MIPS a 2,0 GHz7.03.52011[81]
Intel Core i5 - 2500K (4 núcleos)83.000 MIPS a 3,3 GHz25.1526.2882011[82]
Intel Core i7 875K92.100 MIPS a 2,93 GHz31.47,852011[75]
AMD FX-8150 (8 núcleos)90.749 MIPS a 3,6 GHz25.23.152011[83]
Intel Core i7 2600K (4 núcleos)117.160 MIPS a 3,4 GHz34,458.612011[84]
Intel Core i7-3960X (6 núcleos)176.170 MIPS a 3,3 GHz53.388.892011[85]
AMD FX-8350 (8 núcleos)97.125 MIPS a 4,2 GHz23.12.92012[83] [86]
AMD FX-9590 (8 núcleos)115.625 MIPS a 5,0 GHz23.12.92012[75]
Intel Core i7 3770K (4 núcleos)106.924 MIPS a 3,9 GHz27.46.92012[83]
Intel Core i7 4770K (4 núcleos)133.740 MIPS a 3,9 GHz34.298.572013[83] [86] [87]
Intel Core i7 5960X (8 núcleos)298.190 MIPS a 3,5 GHz85.210,652014[88]
Intel Core i7 6950X (10 núcleos)320.440 MIPS a 3,5 GHz91,559.162016[89]
ARM Cortex A73 (4 núcleos)71.120 MIPS a 2,8 GHz25.46.352016
ARM Cortex A75??8.2-9.52017[90]
ARM Cortex A76??10.7-12.42018[90]
ARM Cortex A532.300 MIPS a 1 GHz2.32.32012[91]
ARM Cortex A352.100 MIPS a 1 GHz2.12.12015[91]
ARM Cortex A7215.750 a 18.375 a 2,5 GHz6.3 a 7.356.3 a 7.352015[91]
ARM Cortex A5710.250 a 11.750 a 2,5 GHz4.1 a 4.74.1 a 4.72012[91]
Sitara AM64x ARM Cortex A53 (2 núcleos)5.992 MIPS a 1 GHz632021[92]
AMD Ryzen 7 1800X (8 núcleos)304.510 MIPS a 3,7 GHz82.310.292017[93]
Intel Core i7-8086K (6 núcleos)221.720 MIPS a 5,0 GHz44.347.392018[94]
Intel Core i9-9900K (8 núcleos)412.090 MIPS a 4,7 GHz87,6810,962018[95]
AMD Ryzen 9 3950X (16 núcleos)749.070 MIPS a 4,6 GHz162,8410.182019[95]
AMD Ryzen Threadripper 3990X (64 núcleos)2.356.230 MIPS a 4,35 GHz541,668.462020[96]
Intel Core i5-11600K (6 núcleos)346.350 MIPS a 4,92 GHz57,7211,732021[97]
Procesador / SistemaDhrystone MIPS / MIPSD instrucciones por ciclo de relojD instrucciones por ciclo de reloj por núcleoAñoFuente

Resultados de clústeres con múltiples CPU

Procesador / SistemaDhrystone MIPS o MIPS, y frecuenciaD instrucciones por ciclo de relojD instrucciones por ciclo de reloj por núcleoAñoFuente
Sistema de gráficos por computadora LINKS-1 (257 procesadores)642,5 MIPS a 10 MHz2.50,251982[98]
Sega System 16 (4 procesadores)16,33 MIPS a 10 MHz4.0831.0201985[99]
Namco System 21 (10 procesadores)73,927 MIPS a 25 MHz2.9570,2961988[100]
Atari Hard Drivin' (7 procesadores)33,573 MIPS a 50 MHz0,6710,09591989[101]
NEC SX-3 (4 procesadores)680 MIPS a 400 MHz1.70,4251989[102]
Namco System 21 (Galaxian³) (procesador de 96 bits)1.660,386 MIPS a 40 MHz41,510,4321990[103]
SGI Onyx RealityEngine 2 (36 procesadores)2.640 MIPS a 150 MHz17.60,4891993[104]
Simulador Namco Magic Edge Hornet (36 procesadores)2.880 MIPS a 150 MHz19.20,5331993[46]
Tablero multiconsola Sega Naomi (32 procesadores)6.400 MIPS a 200 MHz3211999[105]
Raspberry Pi 2 (Arm Cortex A7 de cuatro núcleos)4.744 MIPS a 1,0 GHz4.7441.1862014[106]
Procesador / SistemaDhrystone MIPS / MIPSD instrucciones por ciclo de relojD instrucciones por ciclo de reloj por núcleoAñoFuente

Véase también

Referencias

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