Para o senso comum quando falamos em desempenho dos computadores, pensamos primeiramente no aumento da frequência do processador, como uma forma de aumentar a sua performance.
Os processadores de 10 GHz serão possíveis até 2020?
Esta foi uma pergunta endereçada a Anish Kirloskar, um PhD em Integration & Computer Architecture, Vienna University of Technology (Integração & Arquitectura de computadores, Universidade de Tecnologia de Vienna).
Na sua breve abordagem, ele diz:
“O que nos impediu de aumentar mais a velocidade do clock é que achamos desnecessário e ineficiente. Já é possível fabricar processadores de 10 GHz hoje, mas usaria muito mais energia para fazer a mesma quantidade de trabalho que um processador de 3GHz atual. Em vez de aumentar a velocidade do clock, fizemos a CPU trabalhar mais por ciclo de clock.
Em 2000, você poderia obter um Pentium III a 600 MHz capaz de 2.054 MIPS (milhão de instruções por segundo). Isso significa que ele pode executar cerca de 3,4 instruções por ciclo de clock.
Hoje você pode obter um Core i7 a 3,46 GHz capaz de 159.000 MIPS. Isso significa que ele pode executar cerca de 46 instruções por ciclo de clock.
Se um projeto equivalente do tipo Pentium III executasse apenas 3,4 instruções por ciclo, ele teria que operar em 46,8 GHz para acompanhar o processador i7.
Portanto, para o ano 2000, já temos processadores de 46,8 GHz.”
A velocidade de uma determinada CPU depende de muitos fatores, como o tipo de instruções que estão sendo executadas, a ordem de execução e a presença de instruções de ramificação (problemáticas nos pipelines da CPU).
As taxas de instrução da CPU são diferentes das frequências de clock, geralmente relatadas em Hz, pois cada instrução pode exigir vários ciclos de clock para ser concluída ou o processador pode ser capaz de executar várias instruções independentes simultaneamente.
Comparação entre dois processadores
O MIPS pode ser útil ao comparar o desempenho entre os tipos de processadores fabricados com arquitetura semelhante (por exemplo, microcontroladores da marca Microchip), mas é difícil comparar entre diferentes arquiteturas de CPU. Isso levou o termo “Índices de Desempenho sem sentido” a ser popular entre os técnicos em meados da década de 1980.
Por esse motivo, o MIPS tornou-se não uma medida da velocidade de execução da instrução, mas a velocidade do desempenho da tarefa em comparação com uma referência.
O parâmetro mais importante em levar em consideração ao avaliar o desempenho de uma CPU, é a Instruções por Segundo (IPS – Instructions Per Second), que é uma medida da velocidade do processador de um computador.
Para computadores com arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computer), instruções diferentes levam quantidades diferentes de tempo; portanto, o valor medido depende da combinação de instruções, mesmo para comparar processadores da mesma família, a medição do IPS pode ser problemática.