Calculadora de ciclos por instrucción
Halla los ciclos de CPU por instrucción, el IPC y el tiempo de ejecución opcional a partir de un conteo de ciclos, un conteo de instrucciones y la frecuencia de reloj del chip.
Añade el tiempo de ejecución al resultado.
Resultado
2,5 CPI
5.000.000.000 ciclos de reloj entre 2.000.000.000 instrucciones dan un CPI de 2,5
Respuesta rápida
Una calculadora de ciclos por instrucción divide los ciclos de reloj entre el número de instrucciones. Cinco mil millones de ciclos entre dos mil millones de instrucciones dan CPI 2,5 e IPC 0,4. A 2 GHz, esos mismos datos dan un tiempo de CPU de 2,5 segundos.
Entiende el CPI: qué muestran los números de rendimiento
El CPI indica cuántos ciclos de reloj usa una CPU por instrucción en promedio. El valor se aplica a la ejecución de código medida, no a cada tipo de instrucción por separado. El IPC invierte el mismo resultado y muestra las instrucciones promedio realizadas por ciclo. Cuando se conoce la frecuencia de reloj, la regla clásica de CPU también halla el tiempo de ejecución a partir del número de instrucciones, el CPI y los ciclos por segundo. Los apuntes de cursos universitarios usan esta misma regla. Los estudiantes pueden usar la herramienta para trabajos de clase, y los ingenieros pueden usar conteos de herramientas de CPU para una primera revisión, pero el CPI por sí solo no demuestra qué chip es más rápido, porque el número de código, la frecuencia de reloj, las esperas de memoria, la prueba en sí y las decisiones del compilador también importan.
La fórmula de rendimiento de CPU detrás del CPI y el IPC
La entrada de frecuencia de reloj es opcional. Si se proporciona, se calcula el tiempo de ejecución de la CPU en segundos. El rendimiento de la CPU depende de la interacción entre el número de instrucciones, el CPI y el tiempo de ciclo de reloj.
- CPI = Ciclos de reloj ÷ Número de instrucciones.
- IPC = 1 ÷ CPI.
- Tiempo de CPU = (Número de instrucciones x CPI) ÷ Frecuencia de reloj.
Ciclos de reloj: total de ciclos contados en una ejecución.
Número de instrucciones: instrucciones dinámicas realizadas en la misma ejecución.
Frecuencia de reloj: ciclos por segundo, introducidos en hercios.
CPI: ciclos promedio por instrucción.
IPC: instrucciones promedio por ciclo.
Usar una calculadora de CPI en cinco pasos sencillos
Datos de entrada
- Ciclos de reloj: introduce el conteo total de ciclos.
- Número de instrucciones: introduce el conteo dinámico de instrucciones.
- Frecuencia de reloj: introduce la frecuencia en hercios cuando se necesite el tiempo de CPU.
Pasos
- Usa conteos de la misma ejecución de código.
- Introduce el total de ciclos de reloj.
- Introduce el total de instrucciones.
- Añade la frecuencia de reloj (opcional) para el tiempo de CPU.
- Lee el CPI, el IPC y el tiempo.
Ejemplo de ciclos por instrucción con todos los pasos
Ciclos de reloj de 5.000.000.000, número de instrucciones de 2.000.000.000, y frecuencia de reloj de 2.000.000.000 Hz.
- Calcula el CPI: 5.000.000.000 ÷ 2.000.000.000 = 2,5 ciclos por instrucción.
- Calcula el IPC: 1 ÷ 2,5 = 0,4 instrucciones por ciclo.
- Calcula el tiempo de CPU: (2.000.000.000 x 2,5) ÷ 2.000.000.000 = 2,5 segundos.
El CPI es 2,5, el IPC es 0,4, y el tiempo de CPU es 2,5 segundos. No hace falta redondear.
Cuándo las métricas CPI e IPC ayudan a comparar cargas de CPU
Usa los valores para trabajos de clase de CPU o una ejecución de código medida. Compara dos resultados solo cuando el código, los datos, las reglas de conteo y los datos de reloj coincidan.
Para otras métricas de computación y escalas de algoritmos, visita el centro de calculadoras de ingeniería y busca definiciones en el glosario.
Supuestos
- Ambos conteos cubren la misma ejecución.
- El número de instrucciones es dinámico, no el tamaño del código.
- La frecuencia de reloj se introduce en hercios.
- El IPC es el inverso del CPI promedio.
- El redondeo sigue al cálculo completo.
Limitaciones
- El CPI por sí solo no muestra el tiempo total de ejecución.
- Un reloj que cambia de velocidad puede afectar una revisión de tiempo a frecuencia fija.
- Las reglas del contador de CPU pueden variar según el chip y la herramienta.
- La herramienta no separa las esperas de caché ni los tipos de instrucción.
En la práctica
Un error común es comparar el CPI de dos pruebas distintas. Usa el mismo código, la misma entrada, el mismo rango de ejecución y las mismas reglas de conteo. Cuando importa la tarea completa, compara también el tiempo de CPU además del CPI.
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Preguntas frecuentes sobre las métricas CPI e IPC de CPU
¿Un CPI más bajo siempre es mejor para la velocidad de la CPU?
Un CPI más bajo significa menos ciclos por instrucción para la ejecución medida. Un CPI más bajo por sí solo no demuestra un tiempo de ejecución más corto. El número de instrucciones y la frecuencia de reloj también determinan el tiempo de CPU, así que usa la regla completa para una comparación justa.
¿Por qué el IPC es el inverso del CPI promedio?
El IPC invierte la misma relación de trabajo de CPU para la ejecución medida. Cuando el CPI es 2,5 ciclos por instrucción, 1 ÷ 2,5 = 0,4 instrucciones por ciclo. Ambos valores deben provenir de la misma ejecución de código y el mismo rango de conteo.
¿La frecuencia de reloj cambia el CPI calculado?
La frecuencia de reloj no entra en la regla directa del CPI cuando se conocen los conteos de ciclos e instrucciones. La frecuencia de reloj se necesita para convertir ciclos en segundos. Un chip que cambia de velocidad durante una ejecución necesita más cuidado que uno de frecuencia fija.
¿El CPI puede comparar dos diseños de CPU de forma justa?
El CPI por sí solo es una puntuación débil entre chips distintos porque los chips pueden ejecutar conjuntos de instrucciones o rutas de código diferentes. Un chip puede hacer más instrucciones simples con un CPI bajo. Compara la misma tarea por tiempo de ejecución cuando sea posible.
Fuentes
Última actualización: . Revisado para verificar su exactitud con la fórmula anterior.