Arquitectura de Computadores I
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Transcript Arquitectura de Computadores I
DESEMPEÑO
TEMAS PRELIMINARES
DEFINICIONES
TIEMPO DE EJECUCION
PERFORMANCE
INCREMENTO EN EL RENDIMIENTO
LEY DE AMDAHL
CICLOS DE RELOJ – TIEMPO DE
PROGRAMA
TCPU = CPU TIME
MIPS
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DEFINICIONES
EXECUTION TIME:
Tiempo transcurrido desde que inicia
hasta que termina una determinada
tarea
THROUGHPUT
Cantidad total de tareas realizadas
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PERFORMANCE
“El computador A es más rápido que
el computador B”
Como se determina el rendimiento
de un computador para:
– El usuario de un computador
– El director de una sala de computo
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RESPUESTAS
– El usuario de un computador: “El
computador más rápido corre un
programa en menos tiempo”
(EXECUTION TIME)
– El director de una sala de computo: “El
computador mas rápido completa más
trabajos en una hora”. (THROUGHPUT)
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EJEMPLO !!!
De las siguientes modificaciones a un
sistema, se obtiene un mayor número
de trabajos hechos, un tiempo de
respuesta menor para un solo trabajo,
o las dos:
1. Ciclo de reloj mas rápido
2. Varios procesadores para tareas separadas
3. Procesamiento paralelo
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RESPUESTAS AL EJEMPLO
Ciclo de reloj mas rápido: las dos
Varios procesadores para tareas
separadas: mayor numero de trabajos
hechos.
Procesamiento paralelo: las dos
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TIEMPO DE EJECUCION
Algunas veces es mejor describir la
relación de desempeño de dos máquinas
en porcentajes:
Por ejemplo, “X es n% más rápido que
Y” significa:
n
T iempode EjecuciónY T iempode EjecuciónX 1
100
T iempode EjecuciónY
n
1
T iempode EjecuciónX 100
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PERFORMANCE
Como el tiempo de ejecución es
inversamente proporcional a
rendimiento:
1
T iempode EjecuciónY Rendimiento Y Rendimiento X
n
1
1
T iempode EjecuciónX
Rendimiento Y 100
Rendimiento X
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INCREMENTO EN EL
RENDIMIENTO
El incremento en rendimiento entre X y
Y es n:
Rendimiento X Rendimiento Y
n 100
Rendimiento Y
T iempode EjecuciónY T iempode EjecuciónX
n 100
T iempode EjecuciónX
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EJEMPLO
Si el computador A corre un programa
en 10 segundos y B corre el mismo
programa en 15 segundos, indique
cual frase es verdadera:
1. A es 50% mas rápido que B
2. A es 33% mas rápido que B
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RESPUESTA
T iempode EjecuciónB T iempode EjecuciónA
n 100
T iempode EjecuciónA
5
15 10
n 100
100* 50
10
10
Luego, A es 50% más rápido que B
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LEY DE AMDAHL
En ocasiones la mejora del desempeño
es parcial, o por una fracción de tiempo.
Tiempode Ejecuciónnuevo Tiempode Ejecuciónviejo1 n* f nuevo
Donde:
T iempode EjecuciónT otalviejo T iempode EjecuciónT otalnuevo
n
T iempode EjecuciónT otalnuevo
f nuevo
Es la porción de tiempo que usa la mejora
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SPEEDUP
Mejoraen el desempeñodel sistema Speedup overall
Relación de desempeño Speedup nuevo
T iempode Ejecuciónnuevo
T iempode Ejecuciónviejo
T iempode EjecuciónT otalViejo
T iempode EjecuciónT otalNuevo
Donde el tiempo de ejecución total se refiere
al tiempo de ejecución de la tarea
completamente ejecutado por una
máquina con características A.
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SPEEDUP
Luego:
Speedup overall
1
f nuevo
1 f nuevo
Speedupnuevo
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EJEMPLO
Se considera una mejora que corre 10
veces más rápido que la máquina
original, pero sólo se usa 40% del
tiempo. Cual es la ganancia cuando se
incorpora la mejora?
f nuevo 0.4
Speedupnuevo 10
Speedup overall
1
1
1.56
0.4 0.64
1 0.4
10
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LEY DE AMDAHL- RESUMEN
La ley de Amdahl sirve como guía para
saber que tanto una modificación
mejora el rendimiento y como distribuir
recursos para obtener costo/
desempeño.
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MEJORANDO RENDIMIENTO
Tiempo de Respuesta
Productividad (Número de Tareas en
t seg.)
Para aumentar rendimiento hay que
disminuir el tiempo de respuesta o el
tiempo de ejecución
1
Rendimiento X =
Tiempo de ejecución X
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CICLOS DE RELOJ – TIEMPO DE
PROGRAMA
PROGRAMA
Tc
CICLOS DE RELOJ
Instrucción
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TCPU = CPU TIME
Tcpu= Tiempo de ejecución de la CPU
en un programa
Tcpu= (Ciclos de reloj para el
programa) X (Duración del ciclo)
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EJEMPLO TCPU
Un programa corre en 10 s en un
computador A con un reloj de
100Mhz. Que reloj se necesita en un
computador B para correr el mismo
programa en 6 s si correr este
programa en B necesita 1.2 veces el
numero de ciclos de A?
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RENDIMIENTO
CPI= Número de Ciclos de reloj por
instrucción
Ciclos de reloj = (# instrucciones) x CPI
promedio
TCPU = (# instrucciones) x CPI Promedio
fc
fc
Tecnología Hardware y Diseño
CPI
Diseño
#Instr. Tecnología Compiladores
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MIPS
Métricas para el Rendimiento
– MIPS =___NI___ =
TCPUx106
_ fc__
CPIx106
No depende del repertorio de instrucciones
Varia entre programas sobre el mismo
computador
Puede variar inversamente con el
rendimiento
– MFLOPS = #oper en punto flotante
Tiempo de ejecución x106
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EJEMPLO - CPI
Se tienen dos implementaciones de una
arquitectura con el mismo conjunto de
instrucciones. El computador A tiene un
tiempo de ciclo de reloj de 10 ns y un CPI
de 2.0 para un programa.
El computador B tiene un tiempo de ciclo de
reloj de 20ns y un CPI de 1.2 para el
mismo programa.
Cual computador es más rápido?
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SOLUCION
Cada máquina ejecuta el mismo número de instrucciones
para este programa, que llamaremos I. El número de ciclos
de reloj se calcula como:
Ciclos de reloj
A
Ciclos de reloj
B
Tiempo CPU
A
= I*2.0*10ns
=
I * 2.0
=
I * 1.2
Tiempo CPU =
I*1.2*20ns
B
Computador A es más rápido
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EJEMPLO
Usar MIPS para
determinar que
programa es mejor
que otro y calcular el
TCPU
Sea un computador
de 150Mhz con tres
tipos de instrucciones
y medidas de CPI por
instrucción como se
muestran en la tabla.
Se obtuvo la siguiente
tabla para dos
compiladores
INSTRUCTION
CLASS
CPI FOR THIS
INSTRUCTION
CLASS
A
1
B
2
C
3
CODE
FROM
INSTRUCTION COUNT (IN
MILLIONS) FOR EACH
INSTRUCTION CLASS
A
B
C
COMPILER 1
5
2
1
COMPILER 2
2
3
1
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SOLUCION
CPU clock cycles = SUMATORIA (CPIi x Ci)
CPU clock cycles (A) = [ (5*1+2*2+1*3) E6 ]=12
E6
CPU clock cycles (B) = [ (2*1+3*2+1*3) E6 ]=11
E6
EXECUTION TIME CPU CLOCK CYCLES / FRECUENCIA
Execution Time (A) = 12 E6 / 150 E 6 = 0.0800
secs
Execution Time (B) = 11 E6 / 150 E 6 = 0.0733
secs
MIPS= INTRUCTION COUNT / EXECUTION TIEM X E6
MIPS (A) = [ (5*1+2*2+1*3) E6 ] / 0.0800 E6= 150
MIPS (B) = [ (2*1+3*2+1*3) E6 ] / 0.0733 E6=150.068
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SOFTWARE PARA LA EVALUACION
DEL DESEMPEÑO
Programas / Aplicaciones reales.
Toys Programs
Synthetic benchmarks: programas artificiales que
tratan de concordar con un gran conjunto de
programas (Dhrystone y Whetstone )
Kernel benchmarks: son pequeñps, timeintensive pieces (Livermore Loops , Linpack )
Benchmarks are programs chosen to measure the
performance of a computer system
SPEC (System Performance Evaluation
Cooperative) Benchmarks are more realistic.
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REVISAR
Problemas de las diferentes formas
de medición del rendimiento.
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