Instrucciones por segundo

Measure of a computer's processing speed

Eficiencia de procesamiento de la computadora, medida como la cantidad de vatios necesarios por millón de instrucciones por segundo (vatios por MIPS). ^{[ especificar ]}

Las instrucciones por segundo ( IPS ) son una medida de la velocidad del procesador de una computadora . Para 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 IPS puede ser problemática. Muchos valores de IPS reportados 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 de IPS significativamente más bajos. Jerarquía de memoriatambién 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 utilizan generalmente para estimar el rendimiento de la computadora en aplicaciones de uso común, y el IPS en bruto ha caído en desuso.

El término se usa comúnmente en asociación con un prefijo métrico (k, M, G, T, P o E) para formar kiloinstrucciones por segundo ( kIPS ), millones de instrucciones por segundo ( MIPS ) y mil millones de instrucciones por segundo ( GIPS). ) y así. Anteriormente, TIPS se usaba ocasionalmente para "miles de ips".

Computación

IPS se puede calcular usando esta ecuación: ^[1]

${\displaystyle {\text{IPS}}={\text{sockets}}\times {\frac {\text{cores}}{\text{socket}}}\times {\text{clock}}\times {\frac {\text{Is}}{\text{cycle}}}}$

Sin embargo, la medición de instrucciones / ciclo depende de la secuencia de instrucción, los datos y factores externos.

Mil instrucciones por segundo (TIPS / kIPS)

Antes de los puntos de referencia estándar estaban disponibles, la calificación promedio de velocidad de los ordenadores se basa en los cálculos para una mezcla de instrucciones con los resultados dados en kilo instrucciones por segundo (kips). La más famosa fue la Gibson Mix , ^[2] producida por Jack Clark Gibson de IBM para aplicaciones científicas en 1959. Otras clasificaciones, como la mezcla ADP, que no incluye operaciones de coma flotante, se produjeron para aplicaciones comerciales. La unidad de mil instrucciones por segundo (kIPS) rara vez se usa en la actualidad, 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, basadas en la arquitectura IBM 704 , agregando una decimotercera clase 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 de IBM 650 . El puntaje general fue entonces la suma ponderada de la velocidad de ejecución promedio de las instrucciones en cada clase. ^[3]

La mezcla de Gibson	%
1. Cargas y almacenamiento	31,2
2. Suma y resta de punto fijo	6.1
3. Compara	3.8
4. Sucursales	16.6
5. Suma y resta flotante	6,9
6. Multiplicar flotante	3.8
7. División flotante	1,5
8. Multiplicación de punto fijo	0,6
9. División de punto fijo	0,2
10. Cambio	4.4
11. Lógico, Y, O, etc.	1,6
12. Instrucciones que no utilizan registros	5.3
13. Indexación	18
Total	100

Millones de instrucciones por segundo (MIPS)

No confundir con la arquitectura 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 (problemático en las canalizaciones de la CPU). Las tasas de instrucción de la CPU son diferentes de las frecuencias de reloj, generalmente expresadas 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. MIPS puede ser útil 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 a que el término "índices de rendimiento sin sentido" fuera popular entre los técnicos a mediados de la década de 1980.^[5]

Por esta razón, MIPS se ha convertido no en una medida de la velocidad de ejecución de instrucciones, sino en la velocidad del desempeño de la tarea en comparación con una referencia. A finales de la década de 1970, se comparó el rendimiento de la minicomputadora mediante VAX MIPS , donde las computadoras se midieron en una tarea y su rendimiento se calificó con el VAX 11/780 que se comercializaba como una máquina 1 MIPS . (La medida también se conocía como la Unidad de rendimiento VAX o VUP .) Se eligió porque el 11/780 era aproximadamente equivalente en rendimiento a un IBM System / 370 modelo 158-3, que se aceptaba comúnmente en la industria de la computación como en ejecución a 1 MIPS.

Muchas afirmaciones sobre el rendimiento de las minicomputadoras se basaron en la versión de Fortran del punto de referencia Whetstone , lo que proporciona millones de instrucciones por segundo de Whetstone (MWIPS). El VAX 11/780 con FPA (1977) funciona a 1.02 MWIPS.

Las velocidades efectivas de 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 de 9.7 MWIPS usando BASIC Interpreter, 59 MWIPS a través del compilador BASIC, 347 MWIPS usando 1987 Fortran, 1,534 MWIPS a través de HTML / Java a 2,403 MWIPS usando un moderno compilador C / C ++ .

Para la mayoría de los primeros microprocesadores de 8 y 16 bits , el rendimiento se midió en mil 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 e IBM System z10 ).

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

Cronología de instrucciones por segundo

Procesador / Sistema	Dhrystone MIPS o MIPS y frecuencia	D IPS por ciclo de reloj	D IPS por ciclo de reloj por núcleo	Año	Fuente
UNIVAC I	0,002 MIPS a 2,25 MHz	0,0008	0,0008	1951	[6]
IBM 7030 ("Estirar")	1.200 MIPS a 3.30 MHz	0.364	0.364	1961	[7] [8]
CDC 6600	10,00 MIPS a 10,00 MHz	1	1	1965	[9] [10]
Intel 4004	0.092 MIPS at 0.740 MHz (Not Dhrystone)	0.124	0.124	1971	[11]
IBM System/370 Model 158	0.640 MIPS at 8.696 MHz	0.0736	0.0736	1972	[12]
Intel 8080	0.290 MIPS at 2.000 MHz (Not Dhrystone)	0.145	0.145	1974	[13]
Cray 1	160.0 MIPS at 80.00 MHz	2	2	1975	[14]
MOS Technology 6502	0.430 MIPS at 1.000 MHz	0.43	0.43	1975	[15]
Intel 8080A	0.435 MIPS at 3.000 MHz (Not Dhrystone)	0.145	0.145	1976	[13]
Zilog Z80	0.580 MIPS at 4.000 MHz (Not Dhrystone)	0.145	0.145	1976	[15]
Motorola 6802	0.500 MIPS at 1.000 MHz	0.5	0.5	1977	[16]
IBM System/370 Model 158-3	0.730 MIPS at 8.696 MHz	0.0839	0.0839	1977	[12]
VAX-11/780	1.000 MIPS at 5.000 MHz	0.2	0.2	1977	[12]
Motorola 6809	0.420 MIPS at 1.000 MHz	0.42	0.42	1978	[15]
Intel 8086	0.330 MIPS at 5.000 MHz	0.066	0.066	1978	[13]
Fujitsu MB8843	2.000 MIPS at 2.000 MHz (Not Dhrystone)	1	1	1978	[17]
Intel 8088	0.750 MIPS at 10.00 MHz	0.075	0.075	1979	[13]
Motorola 68000	1.400 MIPS at 8.000 MHz	0.175	0.175	1979	[15]
Zilog Z8001/Z8002	1.5 MIPS at 6 MHz	0.25	0.25	1979	[18]
Intel 8035/8039/8048	6 MIPS at 6 MHz (Not Dhrystone)	1	1	1980	[19]
Fujitsu MB8843/MB8844	6 MIPS at 6 MHz (Not Dhrystone)	1	1	1980	[17]
Zilog Z80/Z80H	1.16 MIPS at 8 MHz (Not Dhrystone)	0.145	0.145	1981	[15][20]
Motorola 6802	1.79 MIPS at 3.58 MHz	0.5	0.5	1981	[16][21]
Zilog Z8001/Z8002B	2.5 MIPS at 10 MHz	0.25	0.25	1981	[18]
MOS Technology 6502	2.522 MIPS at 5.865 MHz	0.43	0.43	1981	[15][21]
Intel 286	1.28 MIPS at 12 MHz	0.107	0.107	1982	[12]
Motorola 68000	2.188 MIPS at 12.5 MHz	0.175	0.175	1982	[15]
Motorola 68010	2.407 MIPS at 12.5 MHz	0.193	0.193	1982	[22]
NEC V20	4 MIPS at 8 MHz (Not Dhrystone)	0.5	0.5	1982	[23]
LINKS-1 Computer Graphics System (257-processor)	642.5 MIPS at 10 MHz	2.5	0.25	1982	[24]
Texas Instruments TMS32010	5 MIPS at 20 MHz	0.25	0.25	1983	[25]
NEC V30	5 MIPS at 10 MHz (Not Dhrystone)	0.5	0.5	1983	[23]
Motorola 68010	3.209 MIPS at 16.67 MHz	0.193	0.193	1984	[22]
Motorola 68020	4.848 MIPS at 16 MHz	0.303	0.303	1984	[26]
Hitachi HD63705	2 MIPS at 2 MHz	1	1	1985	[27][28]
Intel i386DX	2.15 MIPS at 16 MHz	0.134	0.134	1985	[12]
Hitachi-Motorola 68HC000	3.5 MIPS at 20 MHz	0.175	0.175	1985	[15]
Intel 8751	1 MIPS at 12 MHz	0.083	0.083	1985	[29]
Sega System 16 (4-processor)	16.33 MIPS at 10 MHz	4.083	1.020	1985	[30]
ARM2	4 MIPS at 8 MHz	0.5	0.5	1986	[31]
Texas Instruments TMS34010	6 MIPS at 50 MHz	0.12	0.12	1986	[32]
NEC V70	6.6 MIPS at 20 MHz	0.33	0.33	1987	[33]
Motorola 68030	9 MIPS at 25 MHz	0.36	0.36	1987	[34][35]
Gmicro/200	10 MIPS at 20 MHz	0.5	0.5	1987	[36]
Texas Instruments TMS320C20	12.5 MIPS at 25 MHz	0.5	0.5	1987	[37]
Analog Devices ADSP-2100	12.5 MIPS at 12.5 MHz	1	1	1987	[38]
Texas Instruments TMS320C25	25 MIPS at 50 MHz	0.5	0.5	1987	[37]
Motorola 68020	10 MIPS at 33 MHz	0.303	0.303	1988	[26]
Motorola 68030	18 MIPS at 50 MHz	0.36	0.36	1988	[35]
Namco System 21 (10-processor)	73.927 MIPS at 25 MHz	2.957	0.296	1988	[39]
Intel i386DX	4.3 MIPS at 33 MHz	0.13	0.13	1989	[12]
Intel i486DX	8.7 MIPS at 25 MHz	0.348	0.348	1989	[12]
NEC V80	16.5 MIPS at 33 MHz	0.5	0.5	1989	[33]
Intel i860	25 MIPS at 25 MHz	1	1	1989	[40]
Atari Hard Drivin' (7-processor)	33.573 MIPS at 50 MHz	0.671	0.0959	1989	[41]
NEC SX-3 (4-processor)	680 MIPS at 400 MHz	1.7	0.425	1989	[42]
ARM3	12 MIPS at 25 MHz	0.5	0.5	1989	[43]
Motorola 68040	44 MIPS at 40 MHz	1.1	1.1	1990	[44]
Namco System 21 (Galaxian³) (96-processor)	1,660.386 MIPS at 40 MHz	41.51	0.432	1990	[45]
AMD Am386	9 MIPS at 40 MHz	0.225	0.225	1991	[46]
Intel i486DX	11.1 MIPS at 33 MHz	0.336	0.336	1991	[12]
Intel i860	50 MIPS at 50 MHz	1	1	1991	[40]
Intel i486DX2	25.6 MIPS at 66 MHz	0.388	0.388	1992	[12]
Alpha 21064	86 MIPS at 150 MHz	0.573	0.573	1992	[12]
Alpha 21064	135 MIPS at 200 MHz	0.675	0.675	1993	[12][47]
MIPS R4400	85 MIPS at 150 MHz	0.567	0.567	1993	[48]
Gmicro/500	132 MIPS at 66 MHz	2	2	1993	[49]
IBM-Motorola PowerPC 601	157.7 MIPS at 80 MHz	1.971	1.971	1993	[50]
SGI Onyx RealityEngine2 (36-processor)	2,640 MIPS at 150 MHz	17.6	0.489	1993	[51]
Namco Magic Edge Hornet Simulator (36-processor)	2,880 MIPS at 150 MHz	19.2	0.533	1993	[48]
ARM7	40 MIPS at 45 MHz	0.889	0.889	1994	[52]
Intel DX4	70 MIPS at 100 MHz	0.7	0.7	1994	[13]
Motorola 68060	110 MIPS at 75 MHz	1.33	1.33	1994
Intel Pentium	188 MIPS at 100 MHz	1.88	1.88	1994	[53]
Microchip PIC16F	5 MIPS at 20 MHz	0.25	0.25	1995	[54]
IBM-Motorola PowerPC 603e	188 MIPS at 133 MHz	1.414	1.414	1995	[55]
ARM 7500FE	35.9 MIPS at 40 MHz	0.9	0.9	1996
IBM-Motorola PowerPC 603ev	423 MIPS at 300 MHz	1.41	1.41	1996	[55]
Intel Pentium Pro	541 MIPS at 200 MHz	2.7	2.7	1996	[56]
Hitachi SH-4	360 MIPS at 200 MHz	1.8	1.8	1997	[57][58]
IBM-Motorola PowerPC 750	525 MIPS at 233 MHz	2.3	2.3	1997
Zilog eZ80	80 MIPS at 50 MHz	1.6	1.6	1999	[59]
Intel Pentium III	2,054 MIPS at 600 MHz	3.4	3.4	1999	[53]
Sega Naomi Multiboard (32-processor)	6,400 MIPS at 200 MHz	32	1	1999	[60]
Freescale MPC8272	760 MIPS at 400 MHz	1.9	1.9	2000	[61]
AMD Athlon	3,561 MIPS at 1.2 GHz	3.0	3.0	2000
Silicon Recognition ZISC 78	8,600 MIPS at 33 MHz	260.6	260.6	2000	[62]
ARM11	515 MIPS at 412 MHz	1.25	1.25	2002	[63]
AMD Athlon XP 2500+	7,527 MIPS at 1.83 GHz	4.1	4.1	2003	[53]
Pentium 4 Extreme Edition	9,726 MIPS at 3.2 GHz	3.0	3.0	2003
Microchip PIC10F	1 MIPS at 4 MHz	0.25	0.25	2004	[64][65]
ARM Cortex-M3	125 MIPS at 100 MHz	1.25	1.25	2004	[66]
Nios II	190 MIPS at 165 MHz	1.13	1.13	2004	[67]
MIPS32 4KEc	356 MIPS at 233 MHz	1.5	1.5	2004	[68]
VIA C7	1,799 MIPS at 1.3 GHz	1.4	1.4	2005	[69]
ARM Cortex-A8	2,000 MIPS at 1.0 GHz	2.0	2.0	2005	[70]
AMD Athlon FX-57	12,000 MIPS at 2.8 GHz	4.3	4.3	2005
AMD Athlon 64 3800+ X2 (2-core)	14,564 MIPS at 2.0 GHz	7.3	3.6	2005	[71]
PowerPC G4 MPC7448	3,910 MIPS at 1.7 GHz	2.3	2.3	2005	[72]
ARM Cortex-R4	450 MIPS at 270 MHz	1.66	1.66	2006	[73]
MIPS32 24K	604 MIPS at 400 MHz	1.51	1.51	2006	[74]
PS3 Cell BE (PPE only)	10,240 MIPS at 3.2 GHz	3.2	3.2	2006
IBM Xenon CPU (3-core)	19,200 MIPS at 3.2 GHz	6.0	2.0	2005
AMD Athlon FX-60 (2-core)	18,938 MIPS at 2.6 GHz	7.3	3.6	2006	[71]
Intel Core 2 Extreme X6800 (2-core)	27,079 MIPS at 2.93 GHz	9.2	4.6	2006	[71]
Intel Core 2 Extreme QX6700 (4-core)	49,161 MIPS at 2.66 GHz	18.4	4.6	2006	[75]
MIPS64 20Kc	1,370 MIPS at 600 MHz	2.3	2.3	2007	[76]
P.A. Semi PA6T-1682M	8,800 MIPS at 1.8 GHz	4.4	4.4	2007	[77]
Qualcomm Scorpion (Cortex A8-like)	2,100 MIPS at 1 GHz	2.1	2.1	2008	[63]
Intel Atom N270	3,846 MIPS at 1.6 GHz	2.4	2.4	2008	[78]
Intel Core 2 Extreme QX9770 (4-core)	59,455 MIPS at 3.2 GHz	18.6	4.6	2008	[75]
Intel Core i7 920 (4-core)	82,300 MIPS at 2.93 GHz	28.089	7.022	2008	[79]
ARM Cortex-M0	45 MIPS at 50 MHz	0.9	0.9	2009	[80]
ARM Cortex-A9 (2-core)	7,500 MIPS at 1.5 GHz	5.0	2.5	2009	[81]
AMD Phenom II X4 940 Black Edition	42,820 MIPS at 3.0 GHz	14.3	3.5	2009	[82]
AMD Phenom II X6 1100T	78,440 MIPS at 3.3 GHz	23.7	3.9	2010	[79]
Intel Core i7 Extreme Edition 980X (6-core)	147,600 MIPS at 3.33 GHz	44.7	7.46	2010	[83]
ARM Cortex A5	1,256 MIPS at 800 MHz	1.57	1.57	2011	[70]
ARM Cortex A7	2,850 MIPS at 1.5 GHz	1.9	1.9	2011	[63]
Qualcomm Krait (Cortex A15-like, 2-core)	9,900 MIPS at 1.5 GHz	6.6	3.3	2011	[63]
AMD E-350 (2-core)	10,000 MIPS at 1.6 GHz	6.25	3.125	2011	[84]
Nvidia Tegra 3 (Quad core Cortex-A9)	13,800 MIPS at 1.5 GHz	9.2	2.5	2011
Samsung Exynos 5250 (Cortex-A15-like 2-core)	14,000 MIPS at 2.0 GHz	7.0	3.5	2011	[85]
Intel Core i5-2500K (4-core)	83,000 MIPS at 3.3 GHz	25.152	6.288	2011	[86]
Intel Core i7 875K	92,100 MIPS at 2.93 GHz	31.4	7.85	2011	[79]
AMD FX-8150 (8-core)	90,749 MIPS at 3.6 GHz	25.2	3.15	2011	[87]
Intel Core i7 2600K	117,160 MIPS at 3.4 GHz	34.45	8.61	2011	[88]
Intel Core i7-3960X	176,170 MIPS at 3.3 GHz	53.38	8.89	2011	[89]
AMD FX-8350	97,125 MIPS at 4.2 GHz	23.1	2.9	2012	[87][90]
AMD FX-9590	115,625 MIPS at 5.0 GHz	23.1	2.9	2012	[79]
Intel Core i7 3770K	106,924 MIPS at 3.9 GHz	27.4	6.9	2012	[87]
Intel Core i7 4770K	133,740 MIPS at 3.9 GHz	34.29	8.57	2013	[87][90][91]
Intel Core i7 5960X	298,190 MIPS at 3.5 GHz	85.2	10.65	2014	[92]
Raspberry Pi 2	4,744 MIPS at 1.0 GHz	4.744	1.186	2014	[93]
Intel Core i7 6950X	320,440 MIPS at 3.5 GHz	91.55	9.16	2016	[94]
ARM Cortex A73 (4-core)	71,120 MIPS at 2.8 GHz	25.4	6.35	2016
ARM Cortex A75	?	?	8.2-9.5	2017	[95]
ARM Cortex A76	?	?	10.7-12.4	2018	[95]
ARM Cortex A77	?	?	?	2019
ARM Cortex A78	?	?	?	2020
AMD Ryzen 7 1800X	304,510 MIPS at 3.7 GHz	82.3	10.29	2017	[96]
Intel Core i7-8086K	221,720 MIPS at 5.0 GHz	44.34	7.39	2018	[97]
Intel Core i9-9900K	412,090 MIPS at 4.7 GHz	87.68	10.96	2018	[98]
AMD Ryzen 9 3950X	749,070 MIPS at 4.6 GHz	162.84	10.18	2019	[98]
AMD Ryzen Threadripper 3990X	2,356,230 MIPS at 4.35 GHz	541.66	8.46	2020	[99]
Processor / System	Dhrystone MIPS / MIPS	D IPS per clock cycle	D IPS per clock cycle per core	Year	Source

See also

• TOP500
• FLOPS - floating-point operations per second
• SUPS
• Benchmark (computing)
• BogoMips (measurement of CPU speed made by the Linux kernel)
• Instructions per cycle
• Cycles per instruction
• Dhrystone (benchmark) - DMIPS integer benchmark
• Whetstone (benchmark) - floating-point benchmark
• Million service units (MSU)
• Orders of magnitude (computing)
• Performance per watt
• Data-rate units

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