OPS - Operations per Second

OPS steht für Operations Per Second und ist eine Leistungskennzahl für Prozessoren. Sie beschreibt, wie viele Rechenoperationen ein Chip pro Sekunde ausführen kann.
Grundsätzlich gilt, eine Operation bezieht sich auf eine elementare mathematische Rechenoperation. Zum Beispiel Addition oder Multiplikation.

Oft kommt die Einheit OPS im Bereich KI-Beschleuniger (AI Accelerators) vor. Hier wird dann ein Vielfaches mit Einheiten-Vorzeichen wie MOPS und TOPS verwendet.

Beispiel: 1 TOPS = 1 Billion (10 hoch 12) Operationen pro Sekunde

TOPS wird meist für KI-Berechnungen mit Integer- oder niedriger Präzision (z. B. INT8) genutzt.
TOPS misst, wie viele Rechenoperationen ein Prozessor pro Sekunde ausführen kann. Je höher der Wert, desto mehr Berechnungen können theoretisch parallel verarbeitet werden.

FLOPS - Floating Point Operations per Second

3D-Grafik-, Audio- und Videoverarbeitung sind auf eine möglichst schnelle Fließkomma-Berechnung angewiesen. Deshalb wird die Multimedia-Fähigkeit eines Prozessors durch die Anzahl der durchführbaren Fließkomma-Operationen pro Sekunde angegeben. Die Bezeichnung dafür ist FLOPS (Floating Point Operations Per Second).
Ein Vielfaches mit Einheiten-Vorzeichen ist TFLOPS (Tera Floating Point Operations per Second).

Warum TOPS bei KI wichtig ist

Wenn es darum geht, ein KI-Modell auf einer bestimmten Hardware laufen zu lassen, erwartet man das Ergebnis (z. B. Bildklassifikation, Sprachverarbeitung, Echtzeit-Objekterkennung) in einer bestimmten Zeit. TOPS ist dabei die Leistungskennzahl, mit der man angibt, wie viele Tera-Operationen pro Sekunde (Tera Operations Per Second) die Hardware theoretisch ausführen kann.

Als Endkunde kommt man damit Berührung, wenn es darum geht ein KI-Modell lokal auf einem PC auszuführen, ohne die Cloud zu nutzen.

Beispiel: 40 TOPS gelten (Stand 2025) als Mindestanforderung für einen KI-fähigen PC.

Theoretische Spitzenleistung

Ein KI-Beschleuniger mit 40 TOPS kann theoretisch 40 × 10 hoch 12 Operationen pro Sekunde durchführen. Aber, TOPS ist meist ein theoretischer Maximalwert.

Ob eine CPU oder ein KI-Beschleuniger diesen Wert in der Praxis erreicht, hängt von vielen Faktoren ab:

• Speicherbandbreite: Wie schnell kommen die Daten aus dem Speicher in den KI-Chip?
• Datenbewegung im KI-Chip: Wie gut ist der Chip optimiert?
• Architektur des KI-Kerns: Wie optimal sind die Recheneinheiten zusammengeschaltet?
• Präzision (INT8, FP16, FP32): Auf welche Präzision ist der KI-Chip optimiert und passt das verwendete KI-Modell dazu?
• Softwareoptimierung: Wie gut ist das KI-Modell und die verwendete Software auf den KI-Chip optimiert?

Ein Chip mit 40 TOPS erreicht in der Praxis vielleicht nur 20 bis 30 TOPS effektiv.

Unterschied zwischen Operation und Instruction

Der Unterschied zwischen Operations und Instructions liegt darin, auf welcher Ebene man die Arbeit des Prozessors betrachtet.

Instruction: Ebene der CPU-Befehle (Maschinenbefehle)

Operation: Ebene der elementaren Rechenoperationen innerhalb dieser Befehle

• Instructions und Operations

Weitere verwandte Themen:

• Verarbeitungsgeschwindigkeit und Verarbeitungsbandbreite
• Einheiten in der IT
• IPS - Instructions per Second
• KI-Hardware / KI-Beschleuniger
• Zahlen in der Informatik

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