每周期指令数 (IPC) 与频率

Question

我正在进行核心频率缩放实验，我发现随着核心频率的增加（所有其他东西保持不变，例如 ddr 频率保持不变），IPC 值会下降。有人能解释一下为什么会这样吗？

例子：

CF 1GHz，IPC为1

CF 2GHZ，IPC为0.95

CF 3GHZ，IPC为0.92

Answer 1

我唯一的判断是，您的测量结果存在缺陷，可能包含一些（或多或少）您的计算未考虑到的静态开销。考虑一下这个超级简化的尝试来解决这个问题：

周期	IPC号有缺陷	指令数	静态开销	“实际” IPC
1	1	1	0.111	0.889
2	0.95	1.9	0.111	0.8945
3	0.92	2.76	0.111	0.883

…其中“实际 IPC”是（指令数 - 静态开销）/周期

这看起来更有可能，不是吗？所有这些都因以下事实而变得更加复杂：除非您在裸机上执行这些测试，否则不仅仅是您的测试过程。由于并非所有指令都是平等创建的，这进一步增加了复杂性。有些指令需要更多周期来执行，有些则需要更少周期。

也许您捕获循环计数器的方法就是引入这种静态开销的原因。

Answer 2

看起来非常合乎逻辑的结果：

当核心频率（时钟）上升而其他所有参数保持不变时，核心速度不会改变。那么 CPU 操作只需要更多时间（以周期计算）。这意味着 每周期指令数 (IPC) 较低。

请注意，IPC 是一种非常不精确的测量方法，如上面的维基百科链接所解释的那样。

另请参阅帖子 为什么不能同时拥有高每周期指令数和高时钟速度？