عدد التعليمات لكل دورة

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في هندسة الحاسوب ، يُعدّ معدل تنفيذ التعليمات في الدورة الواحدة ( IPC )، والذي يُعرف عادةً باسم معدل تنفيذ التعليمات في الساعة الواحدة ، أحد جوانب أداء المعالج : وهو متوسط ​​عدد التعليمات المنفذة في كل دورة ساعة . وهو المعكوس الضربي لعدد الدورات لكل تعليمة . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

توضيح

بينما كانت الأجيال الأولى من وحدات المعالجة المركزية تُنفذ جميع خطوات تنفيذ التعليمات بشكل تسلسلي، تستطيع وحدات المعالجة المركزية الحديثة تنفيذ العديد من المهام بالتوازي. ولأن مضاعفة سرعة الساعة باستمرار أمرٌ مستحيل، فقد تطورت تقنيات تسلسل التعليمات وتصميم المعالجات فائقة التوازي، مما يسمح لوحدات المعالجة المركزية باستخدام وحدات تنفيذ متعددة بالتوازي، مع إمكانية استباق التعليمات الواردة لتحسينها. ويؤدي هذا إلى زيادة عدد التعليمات المكتملة في كل دورة إلى أكثر من 1، وهو ما يُعزى إليه جزء كبير من تحسينات السرعة في أجيال وحدات المعالجة المركزية اللاحقة.

حساب مؤشر الأداء الرئيسي

يتم حساب معدل تنفيذ التعليمات لكل دورة (IPC) من خلال تشغيل جزء محدد من التعليمات البرمجية، وحساب عدد التعليمات اللازمة على مستوى الآلة لإكماله، ثم استخدام مؤقتات عالية الأداء لحساب عدد دورات الساعة اللازمة لإكماله على الجهاز الفعلي. وتُحسب النتيجة النهائية بقسمة عدد التعليمات على عدد دورات ساعة وحدة المعالجة المركزية.

يمكن حساب عدد التعليمات في الثانية وعدد عمليات الفاصلة العائمة في الثانية للمعالج بضرب عدد التعليمات في الدورة الواحدة في تردد الساعة (عدد الدورات في الثانية بوحدة هرتز ) للمعالج المعني. ويُعد عدد التعليمات في الثانية مؤشرًا تقريبيًا لأداء المعالج المتوقع.

عدد التعليمات المنفذة في كل دورة ساعة ليس ثابتًا بالنسبة لمعالج معين؛ فهو يعتمد على كيفية تفاعل البرنامج المُشغَّل مع المعالج، بل ومع الجهاز بأكمله، وخاصةً تسلسل الذاكرة . مع ذلك، تميل بعض خصائص المعالج إلى تصميمات ذات قيم IPC أعلى من المتوسط؛ مثل وجود وحدات حسابية منطقية متعددة (وحدة الحساب والمنطق هي نظام فرعي في المعالج يُجري العمليات الحسابية والمنطقية الأساسية)، وخطوط أنابيب قصيرة. عند مقارنة مجموعات التعليمات المختلفة ، قد تُؤدي مجموعة تعليمات أبسط إلى قيمة IPC أعلى من تطبيق مجموعة تعليمات أكثر تعقيدًا باستخدام نفس تقنية الشريحة؛ مع ذلك، قد تتمكن مجموعة التعليمات الأكثر تعقيدًا من إنجاز عمل أكثر فائدة بعدد أقل من التعليمات. لذا، فإن مقارنة قيم IPC بين مجموعات التعليمات المختلفة (على سبيل المثال، x86 مقابل ARM) عادةً ما تكون غير ذات جدوى.

حاسوب

يعتمد العمل المفيد الذي يمكن إنجازه باستخدام أي جهاز كمبيوتر على العديد من العوامل إلى جانب سرعة المعالج. وتشمل هذه العوامل بنية مجموعة التعليمات ، والبنية الدقيقة للمعالج ، وتنظيم نظام الكمبيوتر (مثل تصميم نظام تخزين القرص وقدرات وأداء الأجهزة الأخرى المتصلة)، وكفاءة نظام التشغيل ، والتصميم عالي المستوى لبرامج التطبيقات .

بالنسبة لمستخدمي ومشتري أجهزة الكمبيوتر، تُعدّ معايير أداء التطبيقات ، بدلاً من التعليمات لكل دورة، مؤشراً أكثر فائدة لأداء النظام. ومع ذلك، يُقدّم مؤشر التعليمات لكل دورة مثالاً على سبب عدم كون سرعة المعالج العامل الوحيد المؤثر في أداء الكمبيوتر.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ باترسون، ديفيد أ.؛ هينيسي، جون ل. (2014). تنظيم وتصميم الحاسوب: واجهة العتاد/البرمجيات . سلسلة مورغان كوفمان في هندسة وتصميم الحاسوب (  الطبعة الخامسة). أمستردام؛ بوسطن: إلسيفير/مورغان كوفمان، مورغان كوفمان هي علامة تجارية تابعة لإلسيفير. ISBN 978-0-12-407726-3. OCLC 859555917 . 
  2. ↑ هينيسي، جون ل.؛ باترسون، ديفيد أ. (2006-11-03). هندسة الحاسوب: منهج كمي . إلسيفير. ISBN 978-0-08-047502-8.
  3. ↑ ستالينغز، ويليام (2016). تنظيم الحاسوب وهيكليته: التصميم من أجل الأداء ( الطبعة العاشرة). بوسطن: بيرسون-برنتيس هول. ISBN  978-0-13-410161-3.