Casa > Exposició > Contingut

Arquitectura de l’ordinador Objectius de disseny Rendiment

Mar 09, 2019

El rendiment de l’ordinador modern es descriu sovint a l’IPC (instruccions per cicle). Això mesura l’eficiència de l’arquitectura en qualsevol freqüència de rellotge. Com que una velocitat més ràpida pot fer un ordinador més ràpid, es tracta d’una mesura útil. Els ordinadors més antics tenien un IPC tan baix com 0.1 instruccions per cicle. Els processadors moderns simples arriben fàcilment a prop de 1. Els processadors superescalars poden arribar a tres a cinc IPC executant diverses instruccions per cicle de rellotge.


El recompte d'instruccions d’idioma màquina seria enganyós, ja que poden fer diverses quantitats de treball en diferents ISA. La "instrucció" a les mesures estàndard no és un recompte de les instruccions reals del llenguatge de màquina de l'ISA, sinó una unitat de mesura, generalment basada en la velocitat de l'arquitectura de l'ordinador VAX.


Molta gent feia servir per mesurar la velocitat de l’ordinador mitjançant la velocitat de rellotge (normalment a MHz o GHz). Es refereix als cicles per segon del rellotge principal de la CPU. Tanmateix, aquesta mètrica és una mica errònia, ja que és possible que una màquina amb un ritme de rellotge superior no tingui necessàriament un rendiment superior. Com a resultat, els fabricants s'han allunyat de la velocitat del rellotge com a mesura del rendiment.


Altres factors influeixen en la velocitat, com ara la barreja d’unitats funcionals, velocitats d’autobús, memòria disponible i el tipus i l’ordre de les instruccions dels programes.


Hi ha dos tipus principals de velocitat: latència i rendiment. La latència és el temps entre l'inici d'un procés i la seva finalització. El rendiment és la quantitat de treball realitzat per unitat de temps. La latència d'interrupció és el temps de resposta màxim garantit del sistema a un esdeveniment electrònic (com quan la unitat de disc acaba de moure algunes dades).


El rendiment es veu afectat per un ampli ventall d’opcions de disseny: per exemple, la canalització d’un processador normalment fa que la latència sigui pitjor, però fa que el rendiment sigui millor. Els ordinadors que controlen la maquinària solen necessitar latències d'interrupció baixes. Aquests ordinadors funcionen en un entorn en temps real i fracassen si una operació no es completa en un període de temps determinat. Per exemple, els frens anti-bloqueig controlats per ordinador han de començar a frenar en un temps previsible i curt després de detectar el pedal de fre o si es produirà una fallada del fre.


El benchmarking té en compte tots aquests factors mesurant el temps que pren un ordinador per dur a terme una sèrie de programes de prova. Tot i que el benchmarking mostra punts forts, no hauria de ser com escollir un ordinador. Sovint, les màquines mesurades es dividien en diferents mesures. Per exemple, un sistema pot gestionar aplicacions científiques ràpidament, mentre que un altre pot representar els jocs de vídeo amb més facilitat. A més, els dissenyadors poden orientar i afegir funcions especials als seus productes, a través de maquinari o programari, que permetin executar ràpidament un punt de referència específic, però que no ofereixen avantatges similars a les tasques generals.