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 Second – Gleitkomma-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

CPU	MIPS	Taktfrequenz	Jahr
Intel 8080	0,4	2 MHz	1974
Z80	0,625	2,5 MHz	1974
Motorola 68000	1	8 MHz	1979
Motorola 68020	4	20 MHz	1984
ARM2	4	8 MHz	1986
Motorola 68030	11	33 MHz	1987
ARM3	12	25 MHz	1989
Motorola 68040	44	40 MHz	1990
Intel 486DX	54	66 MHz	1992
DEC Alpha 21064 EV4	300	150 MHz	1992
Motorola 68060	88	66 MHz	1994
ARM 7500FE	35,9	40 MHz	1996
Atmel AVR	10	10 MHz	1996
PowerPC G3	671	366 MHz	1997
Zilog eZ80	80	50 MHz	1998
ARM10	400	300 MHz	1999
Pentium 3	1.354	500 MHz	1999
Athlon FX-57	8.400	2,8 GHz	2005
Athlon FX60	18.938	2,6 GHz	2006
Xeon Harpertown	93.608	3 GHz	2007
ARM Cortex-A15	35.000	2,5 GHz	2010
AMD Phenom II X6 1100T	78.440	3,3 GHz	2010
AMD FX-8150	108.890	3,6 GHz	2011
Intel Core i7 2600K	128.300	3,4 GHz	2011
Intel Core i7 5960X	336.000	3,0 GHz	2014

Berechnung

Die Leistung $\textstyle L$, ausgedrückt in Instruktionen pro Sekunde, wird durch

$L={\frac {1}{CPI\cdot T}}$         [L] = IPS

berechnet, wobei $\textstyle T$ die Taktzykluslänge und $\textstyle CPI$ 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.

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

• BogoMips
• Instructions per Cycle