FLOPS

I databehandling er floating point operations per second (FLOPS, flops eller flop/s) (norsk: flyttallsoperasjoner per sekund) en måleenhet for ytelse i datamaskiner, som er nyttig i vitenskapelige beregninger som krever flyttalls-beregninger. For slike tilfeller er det et mer nøyaktig mål enn instruksjoner per sekund.

Flyttalls-aritmetikk

Flyttalls-aritmetikk er nødvendig for svært store eller svært små reelle tall, eller beregninger som krever en stor dynamisk rekkevidde. Flyttalls-representasjon er likt som vitenskapelig notasjon, bortsett fra at alt er representert i totallsystemet i stedet for titallsystemet.

Beregningsorientert ytelse

FLOPS og MIPS er måleenheter for ytelse av en datamaskin. Flyttalls-operasjoner er vanligvis brukt i for eksempel vitenskapelig beregningsorientert forskning. Enheten MIPS måler ytelsen til å utføre heltalls-operasjoner hos datamaskinen. Eksempler på heltall-operasjoner inkluderer databevegelse (A til B) eller verditesting (Hvis A = B, og C).

FLOPS på et HPC-system kan beregnes ved hjelp av denne ligningen:^[1]

${\text{FLOPS}}={\text{racks}}\times {\frac {\text{noder}}{\text{rack}}}\times {\frac {\text{socketer}}{\text{node}}}\times {\frac {\text{kjerner}}{\text{socket}}}\times {\frac {\text{sykluser}}{\text{sekund}}}\times {\frac {\text{FLOPs}}{\text{syklus}}}$ .

Dette kan forenkles til det mest vanlige tilfellet: en datamaskin som har nøyaktig 1 CPU:

${\text{FLOPS}}={\text{kjerner}}\times {\frac {\text{sykluser}}{\text{sekund}}}\times {\frac {\text{FLOPs}}{\text{syklus}}}$ .

FLOPS kan bli målt i ulike grader av presisjon, for eksempel TOP500-listen over superdatamaskiner rangerer datamaskiner ved 64-biters (dobbelpresisjons flyttalls-format)- operasjoner per sekund, forkortet til FP64.^[2] Lignende målinger er tilgjengelig for 32-bit (FP32) og 16-bit] (FP16) operasjoner.

FLOPS per syklus for forskjellige prosessorer

Mikroarkitektur	ISA	FP64	FP32	FP16
Intel Atom (Bonnell, Saltwell, Silvermont and Goldmont)	SSE3 (64-bit)	2	4	0
Intel Core (Merom, Penryn) Intel Nehalem (Nehalem, Westmere)	SSE4 (128-bit)	4	8	0
Intel Sandy Bridge (Sandy Bridge, Ivy Bridge)	AVX (256-bit)	8	16	0
Intel Haswell (Haswell, Devil's Canyon, Broadwell) Intel Skylake (Skylake, Kaby Lake, Coffee Lake, Whiskey lake, Amber lake)	AVX2 & FMA (256-bit)	16	32	0
Intel Xeon Phi (Knights Corner)	SSE & FMA (256-bit)	16	32	0
Intel Skylake-X Intel Xeon Phi (Knights Landing, Knights Mill)	AVX-512 & FMA (512-bit)	32	64	0
AMD Bobcat	AMD64 (64-bit)	2	4	0
AMD Jaguar AMD Puma	AVX (128-bit)	4	8	0
AMD K10	SSE4/4a (128-bit)	4	8	0
AMD Bulldozer (Piledriver, Steamroller, Excavator)	AVX (128-bit) Bulldozer-Steamroller AVX2 (128-bit) Excavator FMA3 (Bulldozer)^[3] FMA3/4 (Piledriver-Excavator)	4	8	0
AMD Zen (Ryzen 1000 series, Threadripper 1000 series, Epyc Naples) AMD Zen+^[4]^[5] (Ryzen 2000 series, Threadripper 2000 series)	AVX2 & FMA (128-bit, 256-bit decoding)^[6]	8	16	0
AMD Zen 2^[7] (Ryzen 3000 series, Threadripper 3000 series, Epyc Rome)	AVX2 & FMA (256-bit)	16	32	0
ARM Cortex-A7, A9, A15	ARMv7	1	8	0
ARM Cortex-A32, A35, A53, A55, A72, A73, A75	ARMv8	2	8	0
ARM Cortex-A57	ARMv8	4	8	0
ARM Cortex-A76, A77	ARMv8	8	16	0
Qualcomm Krait	ARMv8	1	8	0
Qualcomm Kryo (1xx - 3xx)	ARMv8	2	8	0
Qualcomm Kryo (4xx - 5xx)	ARMv8	8	16	0
Samsung Exynos M1 and M2	ARMv8	2	8	0
Samsung Exynos M3 and M4	ARMv8	3	12	0
IBM PowerPC A2 (Blue Gene/Q)	?	8	8 (as FP64)	0
Hitachi SH-4^[8]	SH-4	1	7	0
Nvidia Fermi (bare GeForce GTX 465–480, 560 Ti, 570-590)	PTX	1/4 (låst av driver, 1 i maskinvare)	2	0
Nvidia Fermi (bare Quadro 600-2000)	PTX	1/8	2	0
Nvidia Fermi (bare Quadro 4000–7000, Tesla)	PTX	1	2	0
Nvidia Kepler (GeForce (unntatt Titan og Titan Black), Quadro (unntatt K6000), Tesla K10)	PTX	1/12 (for GK110: låst av driver, 2/3 i maskinvare)	2	0
Nvidia Kepler (GeForce GTX Titan and Titan Black, Quadro K6000, Tesla (unntatt K10))	PTX	2/3	2	0
Nvidia Maxwell Nvidia Pascal (alle unntatt Quadro GP100 og Tesla P100)	PTX	1/16	2	1/32
Nvidia Pascal (bare Quadro GP100 og Tesla P100)	PTX	1	2	4
Nvidia Volta^[9]	PTX	1	2 (FP32) + 2 (INT32)	16
Nvidia Turing (bare GeForce 16XX)	PTX	1/16	2 (FP32) + 2 (INT32)	4
Nvidia Turing (alle unntatt GeForce 16XX)	PTX	1/16	2 (FP32) + 2 (INT32)	16
Nvidia Ampere^[10]^[11]	PTX	2	2 (FP32) + 2 (INT32)	32
AMD GCN (bare Radeon Pro WX 2100-7100)	GCN	1/8	2	2
AMD GCN (alle unntatt Radeon VII, Instinct MI50 og MI60, Radeon Pro WX 2100-7100)	GCN	1/8	2	4
AMD GCN Vega 20 (bare Radeon VII)	GCN	1/2 (låst av driver, 1 i maskinvare)	2	4
AMD GCN Vega 20 (bare Radeon Instinct MI50 / MI60 og Radeon Pro VII)	GCN	1	2	4
AMD RDNA^[12]^[13]	RDNA	1/8	2	4
Graphcore Colossus GC2^[14]^[15]^[16] (verdier estimert)	?	0	18	72
Graphcore Colossus GC200 Mk2^[17] (verdier estimert)	?	0	18	144

^[18]

Se også

TOP500

Referanser

^ «"Nodes, Sockets, Cores and FLOPS, Oh, My" by Dr. Mark R. Fernandez, Ph.D.». Arkivert fra originalen 13. februar 2019. Besøkt 22. august 2020.
^ «FREQUENTLY ASKED QUESTIONS». Besøkt 23. juni 2020.
^ «New instructions support for Bulldozer (FMA3) and Piledriver (FMA3+4 and CVT,BMI,TBM)» (PDF).
^ «Agner's CPU blog - Test results for AMD Ryzen».
^ Arkivert kopi (PDF). Arkivert fra originalen (PDF) 31. juli 2020. Besøkt 22. august 2020. page 7
^ «The microarchitecture of Intel and AMD CPUs» (PDF).
^ «AMD CEO Lisa Su’s COMPUTEX 2019 Keynote».
^ «SH-4 Next-Generation DSP Architecture for VoIP» (PDF). Hitachi. Besøkt 21. juni 2019.
^ «Inside Volta: The World’s Most Advanced Data Center GPU».
^ «NVIDIA Ampere Architecture In-Depth».
^ «NVIDIA A100».
^ «Alles zu Navi: Radeon RX 5700 XT ist RDNA mit GDDR6».
^ «AMD Radeon RX 5700 XT».
^ «6 threads per core imply that IPC is a multiple of 6, 1216 cores per chip».
^ «250 TFLOPs/s for two chips with FP16 mixed precision».
^ «Estimation via power consumption that FP32 is 1/4 of FP16 and that clock frequency is below 1.5GHz».
^ «Introducing Graphcore's Mk2 IPU systems».
^ «Floating-Point Operations Per Second (FLOPS)».

[en.community.dell.com-1] «"Nodes, Sockets, Cores and FLOPS, Oh, My" by Dr. Mark R. Fernandez, Ph.D.». Arkivert fra originalen 13. februar 2019. Besøkt 22. august 2020.

[top500faq-2] «FREQUENTLY ASKED QUESTIONS». Besøkt 23. juni 2020.

[3] «New instructions support for Bulldozer (FMA3) and Piledriver (FMA3+4 and CVT,BMI,TBM)» (PDF).

[4] «Agner's CPU blog - Test results for AMD Ryzen».

[5] Arkivert kopi (PDF). Arkivert fra originalen (PDF) 31. juli 2020. Besøkt 22. august 2020. page 7

[6] «The microarchitecture of Intel and AMD CPUs» (PDF).

[www.youtube.com-7] «AMD CEO Lisa Su’s COMPUTEX 2019 Keynote».

[8] «SH-4 Next-Generation DSP Architecture for VoIP» (PDF). Hitachi. Besøkt 21. juni 2019.

[Nvidia_Volta-9] «Inside Volta: The World’s Most Advanced Data Center GPU».

[Nvidia_Ampere_1-10] «NVIDIA Ampere Architecture In-Depth».

[Nvidia_Ampere_2-11] «NVIDIA A100».

[hardwareluxx-12] «Alles zu Navi: Radeon RX 5700 XT ist RDNA mit GDDR6».

[techpowerup-13] «AMD Radeon RX 5700 XT».

[Source_1-14] «6 threads per core imply that IPC is a multiple of 6, 1216 cores per chip».

[Source_2-15] «250 TFLOPs/s for two chips with FP16 mixed precision».

[Source_3-16] «Estimation via power consumption that FP32 is 1/4 of FP16 and that clock frequency is below 1.5GHz».

[Source_4-17] «Introducing Graphcore's Mk2 IPU systems».

[18] «Floating-Point Operations Per Second (FLOPS)».

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

Navn	Enhet	Verdi
kiloFLOPS	kFLOPS	10³
megaFLOPS	MFLOPS	10⁶
gigaFLOPS	GFLOPS	10⁹
teraFLOPS	TFLOPS	10¹²
petaFLOPS	PFLOPS	10¹⁵
exaFLOPS	EFLOPS	10¹⁸
zettaFLOPS	ZFLOPS	10²¹
yottaFLOPS	YFLOPS	10²⁴