MIPSとVAX

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

MIPSとVAXの違い

MIPS vs. VAX

MIPS（ミプス）は、100万命令毎秒 (million instructions per second) の略で、コンピュータの性能指標の1つ。1秒間に何百万個の命令が実行できるかを表す。 一般にMIPS値は、ほとんど分岐のない命令列を実行させたピーク性能を示し、実際のアプリケーションの性能を表していないことが多い。 メモリ階層もMIPS値に大きく影響する。キャッシュに収まらないサイズのプログラムの場合、実行速度はCPU性能ではなくメモリとバスの性能で決定する。そのため、MIPSは原則として1次キャッシュに収まるサイズのプログラムで測定される。 またMIPSは、同じ命令セットを持つCPU同士で性能を比べないと意味がない。同じことをするのに必要な命令の数が異なるからである。命令セットの種類が少なく、同じことをするのに多くの命令を使うRISCは、同じ技術レベルのCISCより高いMIPSを持つ。異なるアーキテクチャのプロセッサ性能を比較するにはSPECなどのベンチマークを使用する。 用語としては、. VAX (バックス) は、1970年代中ごろディジタル・イクイップメント・コーポレーション (DEC) が開発し販売した32ビットのミニコンピュータのシリーズ、及び同シリーズの命令セットアーキテクチャ (ISA) を指すこともある。前述のように32ビットアーキテクチャだが、同時に16ビット時代の最も人気のあったモデルであるPDP-11の後継ないし代替を意識した互換命令などを持っている点では、PDP-11の拡張という面もあるアーキテチャでもある。 直交性の高い命令セット（機械語）とページング方式の仮想記憶が特徴である。VAXには、キュー挿入/削除命令や多項式計算命令などといった複雑な処理をする命令があり、豊富なアドレッシングモードとの組み合わせ-->といった特徴がある。 後の64ビット化では、RISCマイクロプロセッサのAlphaがデザインされた。OSのVMSはOpenVMSという名称となっている。.

マイクロプロセッサ

マイクロプロセッサ（Microprocessor）とは、コンピュータなどに搭載される、プロセッサを集積回路で実装したものである。 マイクロプロセッサは小型・低価格で大量生産が容易であり、コンピュータのCPUの他、ビデオカード上のGPUなどにも使われている。また用途により入出力などの周辺回路やメモリを内蔵するものもあり、一つのLSIでコンピュータシステムとして動作するものを特にワンチップマイコンと呼ぶ。マイクロプロセッサは一つのLSIチップで機能を完結したものが多いが、複数のLSIから構成されるものもある（チップセットもしくはビットスライスを参照）。 「CPU」、「プロセッサ」、「マイクロプロセッサ」、「MPU」は、ほぼ同義語として使われる場合も多い。本来は「プロセッサ」は処理装置の総称、「CPU」はシステム上で中心的なプロセッサ、「マイクロプロセッサ」および「MPU（Micro-processing unit）」はマイクロチップに実装されたプロセッサである。本項では、主にCPU用のマイクロプロセッサについて述べる。 当初のコンピュータにおいて、CPUは真空管やトランジスタなどの単独素子を大量に使用して構成されたり、集積回路が開発されてからも、たくさんの集積回路の組み合わせとして構成されてきた。製造技術の発達、設計ルールの微細化が進むにつれてチップ上に集積できる素子の数が増え、一つの大規模集積回路にCPU機能を納めることが出来るようになった。汎用のマイクロプロセッサとして最初のものは、1971年にインテルが開発したIntel 4004である。このマイクロプロセッサは当初電卓用に開発された、性能が非常に限られたものであったが、生産や利用が大幅に容易となったため大量に使われるようになり、その後に性能は著しく向上し、価格も低下していった。この過程でパーソナルコンピュータやRISCプロセッサも誕生した。ムーアの法則に従い、集積される素子数は増加し続けている。現在ではマイクロプロセッサは、大きなメインフレームから小さな携帯電話や家電まで、さまざまなコンピュータや情報機器に搭載されている。.

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ベンチマーク

ベンチマーク（）とは、本来は測量において利用する水準点を示す語で、転じて金融、資産運用や株式投資における指標銘柄など、比較のために用いる指標を意味する。また、広く社会の物事のシステムのあり方や規範としての水準や基準などを意味する。またベンチマーキングとは自社の課題解決のために、競合他社などの優れた経営手法（ベストプラクティス）を持つ企業を分析するプロセスを指す。.

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命令セット

命令セット（めいれいせっと、instruction set）は、コンピュータのハードウェアに対して命令を伝えるための言葉の語彙。.

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CISC

CISC（しすく、Complex Instruction Set Computer）は、コンピュータの命令セットアーキテクチャ(ISA)の設計の方向性の一つである。単純な命令を指向したRISCが考案されたときに、対比して（レトロニム）従来のISAは複雑であるとして、"Complex" の語を用いた "CISC" と呼ばれる様になった。典型的なCISCのISAはしばしば、単一の命令で複数の処理を行う、可変長命令である、直交性がある、演算命令のオペランドにメモリを指定できる、などで特徴づけられる。 CISCを採用したプロセッサ(CPU)をCISCプロセッサと呼ぶ。CISCプロセッサに分類されるプロセッサとしては、マイクロプログラム方式を採用したSystem/360、PDP-11、VAXなどや、マイクロプロセッサの680x0、x86などがある。.

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CPU

Intel Core 2 Duo E6600) CPU（シーピーユー、Central Processing Unit）、中央処理装置（ちゅうおうしょりそうち）は、コンピュータにおける中心的な処理装置（プロセッサ）。 「CPU」と「プロセッサ」と「マイクロプロセッサ」という語は、ほぼ同義語として使われる場合も多いが、厳密には以下に述べるように若干の範囲の違いがある。大規模集積回路（LSI）の発達により1個ないしごく少数のチップに全機能が集積されたマイクロプロセッサが誕生する以前は、多数の（小規模）集積回路（さらにそれ以前はディスクリート）から成る巨大な電子回路がプロセッサであり、CPUであった。大型汎用機を指す「メインフレーム」という語は、もともとは多数の架（フレーム）から成る大型汎用機システムにおいてCPUの収まる主要部（メイン）、という所から来ている。また、パーソナルコンピュータ全体をシステムとして見た時、例えば電源部が制御用に内蔵するワンチップマイコン（マイクロコントローラ）は、システム全体として見た場合には「CPU」ではない。.

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Dhrystone

Dhrystone（どらいすとーん）は、1984年に Reinhold P. Weicker が開発した合成ベンチマークプログラムであり、システム（整数）プログラムの（訳注: 英語版に「system (integer) programming」とあるわけだが、もちろんプログラマのプログラミングの効率に直接に関係があるわけでもないし、一般的に言うシステムプログラム、例えばOS呼出のパフォーマンスを決定するシステムコールのオーバヘッド等も関係ない。それ以前の有名なベンチマークであるWhetstoneが浮動小数点演算のベンチマークであり、一般にシステムプログラムは浮動小数点演算とは無関係だから、という点が（主として提案当時に）注目されたために、そういったように（主に業界メディアや、業界常識問題を出しがちな試験等で）書かれたことによるものであり、ベンチマーク自体は「非・浮動小数点数値演算的」と形容するのが正確であろう）パフォーマンスに注目したベンチマークである。Dhrystoneは、SPECint として知られている CPU89ベンチマークが現れるまで、汎用プロセッサの性能を表すものとしてよく使われた。 Dhrystoneベンチマークは浮動小数点演算を含まない。それは名前にもあらわれていて、浮動小数点演算のベンチマークとしてDhrystoneより以前からある有名なWhetstoneをもじったものである。ベンチマークが出力するのは一秒間のDhrystone数（メインループを一秒間に何回回ったか）である。 Whetstone も Dhrystone も「合成」ベンチマークである。つまり一般的なプログラムを統計的に分析して、その負荷を再現するよう注意深く設計された単純なプログラムである。Whetstone は 1976年に開発された。1970年ごろから一般的な ALGOL 60 のプログラムの負荷を再現するよう調整されていたが、FORTRANバージョンが一般化した。Whetstone は 1960 年代の数値演算の負荷を再現したものと言える。 Dhrystone では、Weicker は様々なプログラムから情報を集めた（FORTRAN、PL/1、SAL、ALGOL 68、Pascal）。そして、それらのプログラムの基本構造（プロシージャ呼び出し、ポインタ操作、代入など）を抽出した。そしてそこから得られた使用頻度を元にして Dhrystone ベンチマークを作成したのである。オリジナルの Dhrystone は Ada で書かれていた。UNIX向けの C言語版は Rick Richardson が開発し（バージョン 1.1）、Dhrystone の普及に大きく貢献した。 Dhrystone はコンピュータの性能指標としての地位を確立し、商用コンパイラ作者はこれを目標として技術を磨いていった（あるいは、ベンチマーク的なパターンを見つけると、丸ごと予め用意した特別にチューニングされたコードを出力するといったような、チート技術を磨いた者たちもいた）。様々な手法が開発され、合成ベンチマークの設計は困難になっていった。Weicker と Richardson が 1988年に開発したバージョン 2.0 では、そのようなコンパイラの技法の裏をかく大幅な改造がなされた。基本的なベンチマークとしての性格は残すよう、注意深くコーディングされている。コンパイラの裏をかくという目的は部分的にしか成功しなかった。同年の5月にリリースされた Dhrystone 2.1 が現在も使われ続けている。 コンパイラの最適化以外にも問題はある。その大部分は 1984年当時から指摘されていたことで、コードとデータのサイズが極めて小さいことも含まれる。もっと細かい話では文字列操作が言語に深く依存している点に問題があると言われている。Ada や Pascal は文字列を基本データ型としているが、C言語ではそうではない。従って、文字列変数への代入は C ライブラリでは単なるバッファのコピーになってしまう（そもそも「文字列変数」などというものは無い）。 Dhrystone ベンチマークの測定結果は DMIPS（Dhrystone million instructions per second）で表されることも多い。これはDhrystoneの値をVAX 11/780のDhrystone値である 1757 で割ることで得られる。すなわちいわゆるVAX MIPSである。定義から同機は1DMIPSである。 これはVAX 11/780が1MIPSのIBM System/360と同等の性能を持つという主張から1MIPSマシンと呼ばれたことによる（同機が1MIPSだったわけではない）。同様にその他のベンチマークによるVAX MIPSも存在する。単なる命令実行数によるMIPS値では、命令セットの違いによる命令の機能の違いにより比較できないので、ベンチマーク値を元にした相対的なMIPS値という考え方である。 Dhrystone は単純なベンチマークとして根強く生き残っている。扱いやすく、文書もそろっていて、単独で使うことができ、どんなシステムでも測定可能だからである。特に組み込み市場ではよく使われているが、CPU89 が汎用のコンピュータ市場でその役割を奪ったように EEMBC ベンチマークが最近取って代わろうとしている。20年も使われ続けたのは、ある面では設計の良さと先見性であろうし、ある面では「変えてしまうと比較対象にならない」というベンチマークゆえの宿縁というか呪縛のようなものであろう。.

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MIPSアーキテクチャ

MIPSアーキテクチャは、ミップス・コンピュータシステムズ（現ミップス・テクノロジーズ）が開発したRISCマイクロプロセッサの命令セット・アーキテクチャ (ISA) である。.

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RISC

RISC（りすく、Reduced Instruction Set Computer、縮小命令セットコンピュータ）は、コンピュータの命令セットアーキテクチャ(ISA)の設計手法の一つで、命令の種類を減らし、回路を単純化して演算速度の向上を図るものである。なお、RISCが提唱されたときに、従来の設計手法に基づくアーキテクチャは対義語としてCISCと呼ばれるようになった。 RISCを採用したプロセッサ (CPU) をRISCプロセッサと呼ぶ。RISCプロセッサの例として、ARM、MIPS、POWER、SPARCなどが知られる。.

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