Instruktionen pro Sekunde

Die Instruktionen pro Sekunde (kurz IPS, von englisch instructions per second), meist als Millionen Instruktionen pro Sekunde (MIPS, von engl. million instructions per second oder mega instructions per second) angegeben, ist eine Maßeinheit für die Rechenleistung von Computern, dabei insbesondere die Leistungsfähigkeit der CPU (siehe auch Computer-Benchmark). Die Einheit gibt an, wie viele Maschinenbefehle (Instruktionen) ein Mikroprozessor pro Sekunde ausführen kann. 1 MIPS bedeutet, er kann eine Million Maschinenbefehle pro Sekunde ausführen.

Hohe IPS-Werte erreichen Prozessoren vor allem mit sehr einfachen Befehlen zur Ganzzahl- oder Logikrechnung. Für viele Berechnungen ist jedoch die Rechenleistung mit Gleitkommazahlen maßgebend, für die es die ähnliche Maßeinheit „FLOPS“ gibt (Floating Point Operations Per SecondGleitkomma-Befehle pro Sekunde).

Übersicht

Da Maschinensprachen von Prozessortypen unterschiedlicher Architektur (wie z. B. x86 und PowerPC) oft stark differierende Befehlssätze aufweisen, ist ein Vergleich reiner MIPS-Zahlen meist nur beschränkt aussagekräftig. Nimmt man ähnliche Funktionen als Referenz, sind die Unterschiede weitaus größer als durch die MIPS-Werte dargestellt. Beispielsweise ist die „Ganzzahl-Multiplikation zweier Register“ eines Intel 8080 oder Zilog Z80 eine 8 bit × 8 bit = 16 bit -Operation, bei modernen Prozessoren jedoch eine 64 bit × 64 bit = 128 bit -Rechnung, die auf einem Intel 8080 über 10.000 Takte dauern würde.

Für manche Einsatzgebiete, in denen vor allem Ganzzahlen, Texte, Datentransport oder Verwaltungsaufgaben anfallen, können IPS-Angaben jedoch durchaus eine grobe Einschätzung der Leistungsfähigkeit eines Systems für diese Zwecke bedeuten; Beispiel sind Web-, File- und Datenbank-Server, Router, Gerätesteuerungen, Smartphones.

Beispielwerte

Zeitachse MIPS-Entwicklung
CPUMIPSTaktfrequenzJahr
Intel 80800,42 MHz1974
Z800,6252,5 MHz1974
Motorola 6800018 MHz1979
Motorola 68020420 MHz1984
ARM248 MHz1986
Motorola 680301133 MHz1987
ARM31225 MHz1989
Motorola 680404440 MHz1990
Intel 486DX5466 MHz1992
DEC Alpha 21064 EV4300150 MHz[1]1992
Motorola 680608866 MHz1994
ARM 7500FE35,940 MHz1996
Atmel AVR1010 MHz1996
PowerPC G3671366 MHz1997
Zilog eZ808050 MHz1998
ARM10400300 MHz1999
Pentium 31.354500 MHz1999
Athlon FX-578.4002,8 GHz2005
Athlon FX6018.9382,6 GHz2006
Xeon Harpertown93.6083 GHz2007
ARM Cortex-A1535.0002,5 GHz2010
AMD Phenom II X6 1100T78.4403,3 GHz2010
AMD FX-8150108.8903,6 GHz2011
Intel Core i7 2600K128.3003,4 GHz2011
Intel Core i7 5960X336.0003,0 GHz2014

Berechnung

Die Leistung , ausgedrückt in Instruktionen pro Sekunde, wird durch

        [L] = IPS

berechnet, wobei die Taktzykluslänge und die durchschnittliche Anzahl von Zyklen ist, die der Rechner zum Ausführen einer Instruktion benötigt.

Vielfache der Maßeinheit

Wie bei anderen Maßeinheiten auch, so werden die Vielfache einer IPS ebenfalls mit den üblichen Dezimal-Präfixen beschrieben (siehe auch Vorsätze für Maßeinheiten).

Heute üblich ist jedoch noch das „MIPS“ (für Mega-IPS = 106 IPS), da es im Konsumenten-Bereich quasi eine Brücke zwischen den schwächsten und den stärksten Rechenleistungen schlägt. Zunehmend werden jedoch auch die Vielfachen GIPS (für Giga-IPS = 109 IPS) und TIPS (für Tera-IPS = 1012 IPS) verwendet. Letztere jedoch eher bei Hochleistungsrechnern.

Ein mittlerweile nicht mehr gebräuchliches Maß für die Leistungsfähigkeit eines Mikroprozessors ist das „KIPS“ (für Kilo-IPS = 103 IPS). Die Bezeichnung KIPS dient auch als Scherzname für von Studenten während ihrer Ausbildung entwickelte Mikroprozessor-Designs.

DMIPS

Ein nach dem Dhrystone-Benchmark ermittelter MIPS-Wert.

Trivia

Aufgrund der problematischen Vergleichbarkeit von IPS-Werten über Architektur-Grenzen wird MIPS vereinzelt auch scherzhaft als „Misleading Information to Promote Sales“ (Irreführende Information zur Verkaufsförderung) oder auch als „Meaningless Indication/Information about Processor Speed“ (Bedeutungslose Angabe/Information zur Geschwindigkeit eines Mikroprozessors) interpretiert.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ftp://137.208.3.70/pub/lib/info/dec/alpha-infosheet.ps.Z@1@2Vorlage:Toter Link/137.208.3.70 (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im April 2018. Suche in Webarchiven.)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.