Qu'est-ce que CPI ?

Abréviation de Cycles Per Instruction : nombre moyen de cycles d'horloge par instruction. C'est l'un des facteurs de temps d'exécution = nombre d'instructions × CPI × durée de cycle. Inverse de l'IPC.

Nom japonais: CPI

« CPI » apparaît dans 9 questions d'entraînement réparties sur 4 thèmes, dont Analyse des performances, CPU et architecture, Hiérarchie mémoire.

Domaine: Analyse des performances

S'entraîner : questions sur CPI

Combien d'instructions par seconde environ un processeur à 2 GHz et de CPI moyen (cycles par instruction) de 0.5 exécute-t-il ?

  1. A1 milliard d'instructions
  2. B4 milliards d'instructions
  3. C100 millions d'instructions
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Réponse : B. 4 milliards d'instructions

Le nombre de cycles par seconde est de 2×10⁹ et une instruction prend en moyenne 0,5 cycle : 2×10⁹ ÷ 0,5 = 4×10⁹, soit 4 milliards d'instructions. Un CPI inférieur à 1 s'explique par l'exécution superscalaire de plusieurs instructions par cycle. Les performances étant déterminées par le temps d'exécution « nombre d'instructions × CPI ÷ fréquence », on ne peut comparer sur la base d'un seul de ces trois facteurs.

Un processeur a un CPI moyen de 1.0 avec un cache idéal. Il effectue en moyenne 1.3 accès mémoire par instruction, avec un taux de défauts de 2% et une pénalité de défaut de 100 cycles. Quel est le CPI moyen réel ?

  1. A3.0
  2. B3.6
  3. C1.3
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Réponse : B. 3.6

Les cycles de blocage mémoire par instruction valent 1.3 accès × 0.02 × 100 cycles = 2.6 cycles. En les ajoutant au CPI idéal, on obtient 1.0 + 2.6 = 3.6, soit des performances divisées par 3.6 par rapport à l’idéal. 3.0 suppose à tort un seul accès par instruction (1.0 + 1 × 0.02 × 100). 1.3 est le nombre d’accès par instruction, et non le CPI. Un faible taux de défauts suffit à dégrader fortement les performances lorsque la pénalité de défaut est élevée.

« CPI » dans les explications

Questions mentionnant « CPI » (9)

  1. Combien d'instructions par seconde environ un processeur à 2 GHz et de CPI moyen (cycles par instruction) de 0.5 exécute-t-il ?
  2. Un processeur a un CPI moyen de 1.0 avec un cache idéal. Il effectue en moyenne 1.3 accès mémoire par instruction, avec un taux de défauts de 2% et une pénalité de défaut de 100 cycles. Quel est le CPI moyen réel ?
  3. Un programme de 1 milliard d'instructions s'exécute sur un CPU dont le CPI moyen vaut 2 et la fréquence d'horloge 2 GHz. Quel est le temps d'exécution ?
  4. Une modification de conception du CPU multiplie la fréquence d'horloge par 1,5, mais aussi le CPI par 1,2 (nombre d'instructions inchangé). Par combien la vitesse d'exécution est-elle multipliée ?
  5. Une nouvelle optimisation du compilateur réduit de 20 % le nombre d'instructions exécutées, mais augmente le CPI moyen de 10 % (fréquence inchangée). Quel est l'effet correct de cette optimisation ?
  6. Un programme comporte 50 % d'opérations entières (CPI 1), 30 % de chargements et rangements (CPI 2) et 20 % de branchements (CPI 5). Quel est le CPI moyen ?
  7. Quel indicateur exprime le nombre d'instructions exécutées par cycle d'horloge ?
  8. Comment appelle-t-on le problème de fissuration ou de décollement des films low-k mécaniquement fragiles sous l'effet des contraintes lors du montage de la puce en boîtier ?
  9. Quelle est la formule de base correcte du temps d'exécution d'un programme sur un CPU ?

Termes associés

Superscalaire Prédiction de branchement Pénalité de défaut (miss penalty) Pipeline IPC Exécution dans le désordre (out-of-order) Underfill Architecture du jeu d'instructions (ISA) Analyse top-down Benchmark (banc d'essai)

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