Instruktionen pro Sekunde

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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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[1] 1992
Motorola 68060 88 66 MHz 1994
ARM 7500FE 35,9 40 MHz 1996
Atmel AVR 10 10 MHz 1996[2]
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 3,5 GHz 2014

Berechnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Leistung , ausgedrückt in Instruktionen pro Sekunde, wird durch

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

Vielfache der Maßeinheit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein nach dem Dhrystone-Benchmark ermittelter MIPS-Wert.

Trivia[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  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, Suche in Webarchiveni Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
  2. http://www.avrtv.com/2007/09/09/avrtv-special-005/