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輸入計算

數學公式

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結果

MIPS
50
每秒百萬指令數
平均指令執行時間(s) 0.00000002 s
= 毫秒(ms) 0.00002 ms
= 微秒(us) 0.02 us
= 奈秒(ns) 20 ns
= 皮秒(ps) 20,000 ps

這個換算器的用途

MIPS(Million Instructions Per Second,每秒百萬指令數)是衡量處理器吞吐量的經典指標,代表 CPU 每秒能完成多少百萬條指令。本工具可將 MIPS 值換算成執行單一指令所需的平均時間,反向換算同樣支援。MIPS 是電腦架構領域通用的衡量標準,適用於各地,沒有任何地區性的特殊規則。

使用方式

先選擇換算方向。若選擇 MIPS 轉時間,輸入 MIPS 數值,即可看到以秒、毫秒、微秒、奈秒與皮秒呈現的每條指令平均執行時間。若選擇 時間轉 MIPS,輸入平均指令執行時間並選擇其單位,計算器便會回傳對應的 MIPS 值,同時將該時間以全部五種單位列出。

公式解析

若一顆 CPU 的速度為 \(M\) MIPS,代表它每秒完成 \(M \times 10^{6}\) 條指令。每條指令的平均時間,就是這個速率的倒數:

$$t = \frac{1}{M \times 10^{6}}\ \text{秒}$$

將公式重新整理,即可得到反向關係

$$\text{MIPS} = \frac{1}{t \times 10^{6}}$$

其中 \(t\) 以秒為單位。由於數值跨越多個數量級,結果會以五種 SI 尺度同時顯示,方便你選用最合適的單位閱讀。

將 CPU 的 MIPS 值與每條指令平均執行時間相聯繫的示意圖
MIPS 與平均指令執行時間互為倒數(以一百萬為比例縮放)。

實際範例

以一顆 50 MIPS 的處理器為例。每條指令時間

$$= \frac{1}{50 \times 10^{6}} = \frac{1}{5 \times 10^{7}} = 2 \times 10^{-8}\ \text{秒}$$

也就是 0.00002 ms、0.02 us、20 ns 或 20000 ps。反過來推算,平均指令時間為 20 ns 時,

$$\text{MIPS} = \frac{1}{20 \times 10^{-9} \times 10^{6}} = \frac{1}{0.02} = 50\ \text{MIPS}$$

常見問題

為什麼數值必須為正?MIPS 為 0 代表 CPU 永遠無法完成任何一條指令(時間為無限大),而執行時間為 0 則意味著 MIPS 無限大。兩者都會造成除以零的情況,因此計算器不接受 0 或負數的輸入。

MIPS 有把指令複雜度考慮進去嗎?沒有。MIPS 只計算指令數量,不論每條指令實際完成多少工作,因此不宜直接用來比較不同指令集架構(ISA)的效能。

MIPS 與時脈速度有什麼關係?\(\text{MIPS} = \dfrac{\text{時脈頻率(Hz)}}{\text{CPI} \times 10^{6}}\),其中 CPI 是每條指令的平均週期數。本換算器純粹以吞吐量數值進行運算,因此不受架構差異影響。

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