ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 1 DESEMPEÑO TEMAS PRELIMINARES DEFINICIONES TIEMPO DE...

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCEFORMANCE

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DESEMPEÑODESEMPEÑOTEMAS PRELIMINARESTEMAS PRELIMINARESDEFINICIONESDEFINICIONESTIEMPO DE EJECUCIONTIEMPO DE EJECUCIONPERFORMANCEPERFORMANCEINCREMENTO EN EL RENDIMIENTOINCREMENTO EN EL RENDIMIENTOLEY DE AMDAHLLEY DE AMDAHLCICLOS DE RELOJ – TIEMPO DE PROGRAMACICLOS DE RELOJ – TIEMPO DE PROGRAMATCPU = CPU TIMETCPU = CPU TIMEMIPSMIPS


22

DEFINICIONESDEFINICIONES

EXECUTION TIME:EXECUTION TIME:

Tiempo transcurrido desde que inicia Tiempo transcurrido desde que inicia hasta que termina una determinada hasta que termina una determinada tareatarea

THROUGHPUTTHROUGHPUT

Cantidad total de tareas realizadasCantidad total de tareas realizadas


33

PERFORMANCEPERFORMANCE

““El computador A es más rápido que El computador A es más rápido que el computador B”el computador B”

Como se determina el rendimiento Como se determina el rendimiento de un computador para:de un computador para:– El usuario de un computadorEl usuario de un computador– El director de una sala de computoEl director de una sala de computo


44

RESPUESTASRESPUESTAS– El usuario de un computador: “El El usuario de un computador: “El

computador más rápido corre un computador más rápido corre un programa en menos tiempo” programa en menos tiempo” ((EXECUTION TIMEEXECUTION TIME))

– El director de una sala de computo: “El El director de una sala de computo: “El computador mas rápido completa más computador mas rápido completa más trabajos en una hora”. (trabajos en una hora”. (THROUGHPUT)THROUGHPUT)


55

EJEMPLO !!!EJEMPLO !!! De las siguientes modificaciones a un De las siguientes modificaciones a un

sistema, se obtiene un mayor número sistema, se obtiene un mayor número de trabajos hechos, un tiempo de de trabajos hechos, un tiempo de respuesta menor para un solo trabajo, respuesta menor para un solo trabajo, o las dos:o las dos:1.1. Ciclo de reloj mas rápidoCiclo de reloj mas rápido

2.2. Varios procesadores para tareas separadasVarios procesadores para tareas separadas

3.3. Procesamiento paraleloProcesamiento paralelo


66

RESPUESTAS AL EJEMPLORESPUESTAS AL EJEMPLOCiclo de reloj mas rápido: las dosCiclo de reloj mas rápido: las dos

Varios procesadores para tareas Varios procesadores para tareas separadas: mayor numero de trabajos separadas: mayor numero de trabajos hechos.hechos.

Procesamiento paralelo: las dosProcesamiento paralelo: las dos


77

TIEMPO DE EJECUCIONTIEMPO DE EJECUCIONAlgunas veces es mejor describir la Algunas veces es mejor describir la

relación de desempeño de dos relación de desempeño de dos máquinas en porcentajes:máquinas en porcentajes:

Por ejemplo, “X es n% más rápido que Por ejemplo, “X es n% más rápido que Y” significa:Y” significa:

1001Ejecución de TiempoEjecución de Tiempo XY

n

1001

Ejecución de TiempoEjecución de Tiempo

X

Y n


88

PERFORMANCEPERFORMANCEComo el tiempo de ejecución es Como el tiempo de ejecución es

inversamente proporcional a inversamente proporcional a rendimiento:rendimiento:

100

n1

oRendimient

oRendimient

oRendimient

1oRendimient

1

Ejecución de Tiempo


Y

X

X

Y

X

Y


99

INCREMENTO EN EL INCREMENTO EN EL RENDIMIENTORENDIMIENTO

El incremento en rendimiento entre X y El incremento en rendimiento entre X y Y es n:Y es n:

Y

YX

oRendimient

oRendimientoRendimient100n

X

XY


Ejecución de TiempoEjecución de Tiempo100n


1010

EJEMPLOEJEMPLO Si el computador A corre un programa Si el computador A corre un programa

en 10 segundos y B corre el mismo en 10 segundos y B corre el mismo programa en 15 segundos, indique programa en 15 segundos, indique cual frase es verdadera:cual frase es verdadera:

1.1. A es 50% mas rápido que BA es 50% mas rápido que B

2.2. A es 33% mas rápido que BA es 33% mas rápido que B


1111

RESPUESTARESPUESTA

A

AB


Ejecución de TiempoEjecución de Tiempo100n

5010

5*100

10

0151100n

Luego, A es 50% más rápido que B


1212

LEY DE AMDAHLLEY DE AMDAHLEn ocasiones la mejora del desempeño En ocasiones la mejora del desempeño

es parcial, o por una fracción de tiempo.es parcial, o por una fracción de tiempo.

nuevofn*1Ejecución de TiempoEjecución de Tiempo viejonuevo

Donde:

nuevo

nuevoviejo

TotalEjecución de Tiempo

TotalEjecución de TiempoTotalEjecución de Tiempon

nuevof Es la porción de tiempo que usa la mejora


1313

SPEEDUPSPEEDUP

Donde el tiempo de ejecución total se refiere al tiempo de ejecución de la tarea completamente ejecutado por una máquina con características A.

viejo

nuevooverall Ejecución de Tiempo

Ejecución de TiempoSpeedupsistema del desempeño elen Mejora

Nuevo TotalEjecución de Tiempo

Viejo TotalEjecución de TiempoSpeedupdesempeño deRelación nuevo


1414

SPEEDUPSPEEDUPLuego:Luego:

nuevo

nuevonuevo Speedup

ff

1

1Speedupoverall


1515

EJEMPLOEJEMPLOSe considera una mejora que corre 10 Se considera una mejora que corre 10

veces más rápido que la máquina veces más rápido que la máquina original, pero sólo se usa 40% del original, pero sólo se usa 40% del tiempo. Cual es la ganancia cuando se tiempo. Cual es la ganancia cuando se incorpora la mejora?incorpora la mejora?

4.0nuevof

10nuevoSpeedup

56.1

64.0

1

10

4.04.01

1Speedupoverall


1616

LEY DE AMDAHL- RESUMENLEY DE AMDAHL- RESUMEN

La ley de Amdahl sirve como guía para La ley de Amdahl sirve como guía para saber que tanto una modificación saber que tanto una modificación mejora el rendimiento y como distribuir mejora el rendimiento y como distribuir recursos para obtener costo/ recursos para obtener costo/ desempeño.desempeño.


1717

MEJORANDO RENDIMIENTOMEJORANDO RENDIMIENTO

Tiempo de RespuestaTiempo de Respuesta

Productividad (Número de Tareas en Productividad (Número de Tareas en t seg.)t seg.)

Para aumentar rendimiento hay que Para aumentar rendimiento hay que disminuir el tiempo de respuesta o el disminuir el tiempo de respuesta o el tiempo de ejecucióntiempo de ejecución

Rendimiento X = Tiempo de ejecución X

1


1818

Tc

Instrucción

PROGRAMA

CICLOS DE RELOJ – TIEMPO DE CICLOS DE RELOJ – TIEMPO DE PROGRAMAPROGRAMA

CICLOS DE RELOJ


1919

TCPU = CPU TIMETCPU = CPU TIME

Tcpu= Tiempo de ejecución de la CPU en un programa

Tcpu= (Ciclos de reloj para el programa) X (Duración del ciclo)


2020

EJEMPLO TCPUEJEMPLO 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?


2121

RENDIMIENTORENDIMIENTO

CPI= Número de Ciclos de reloj por CPI= Número de Ciclos de reloj por instruccióninstrucción

Ciclos de reloj = (# instrucciones) x CPI Ciclos de reloj = (# instrucciones) x CPI promediopromedio

TCPU = (# instrucciones) x CPI Promedio TCPU = (# instrucciones) x CPI Promedio

fcfc

fcfc Tecnología Hardware y Diseño Tecnología Hardware y Diseño

CPICPI Diseño Diseño

#Instr.#Instr. Tecnología Tecnología CompiladoresCompiladores


2222

Métricas para el RendimientoMétricas para el Rendimiento– MIPS =___MIPS =___NI___NI___ = = _ fc _ fc____

TTCPUCPUx10x1066 CPIx10 CPIx1066

No depende del repertorio de instruccionesNo depende del repertorio de instruccionesVaria entre programas sobre el mismo Varia entre programas sobre el mismo computadorcomputadorPuede variar inversamente con el Puede variar inversamente con el rendimientorendimiento

– MFLOPS = MFLOPS = #oper en punto flotante#oper en punto flotante Tiempo de ejecución x10Tiempo de ejecución x1066

MIPSMIPS


2323

EJEMPLO - CPIEJEMPLO - CPISe 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?


2424

SOLUCIONSOLUCION

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 relojA

I * 2.0=

Ciclos de relojB

I * 1.2=

AI*2.0*10ns= Tiempo CPU

BI*1.2*20ns=

Computador A es más rápido

Tiempo CPU


2525

EJEMPLOEJEMPLO

Usar MIPS para Usar MIPS para determinar que determinar que programa es mejor programa es mejor que otro y calcular el que otro y calcular el TCPUTCPU

Sea un computador Sea un computador de 150Mhz con tres de 150Mhz con tres tipos de instrucciones tipos de instrucciones y medidas de CPI por y medidas de CPI por instrucción como se instrucción como se muestran en la tabla. muestran en la tabla. Se obtuvo la siguiente Se obtuvo la siguiente tabla para dos tabla para dos compiladorescompiladores

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


2626

SOLUCIONSOLUCION

CPU clock cycles = SUMATORIA (CPIi x Ci)

CPU clock cycles (A) = [ (5*1+2*2+1*3) E6 ]=12 E6CPU clock cycles (B) = [ (2*1+3*2+1*3) E6 ]=11 E6EXECUTION TIME CPU CLOCK CYCLES / FRECUENCIA

Execution Time (A) = 12 E6 / 150 E 6 = 0.0800 secsExecution Time (B) = 11 E6 / 150 E 6 = 0.0733 secsMIPS= INTRUCTION COUNT / EXECUTION TIEM X E6MIPS (A) = [ (5*1+2*2+1*3) E6 ] / 0.0800 E6= 150MIPS (B) = [ (2*1+3*2+1*3) E6 ] / 0.0733 E6=150.068


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SOFTWARE PARA LA EVALUACION SOFTWARE PARA LA EVALUACION DEL DESEMPEÑODEL DESEMPEÑO

Programas / Aplicaciones reales.Programas / Aplicaciones reales.Toys ProgramsToys ProgramsSynthetic benchmarks: programas artificiales que Synthetic benchmarks: programas artificiales que tratan de concordar con un gran conjunto de tratan de concordar con un gran conjunto de programas (Dhrystone y Whetstone )programas (Dhrystone y Whetstone )

Kernel benchmarks: son pequeñps, time-intensive Kernel benchmarks: son pequeñps, time-intensive pieces (Livermore Loops , Linpack )pieces (Livermore Loops , Linpack )Benchmarks are programs chosen to measure the Benchmarks are programs chosen to measure the performance of a computer system performance of a computer system SPEC (System Performance Evaluation SPEC (System Performance Evaluation Cooperative) Benchmarks are more realistic. Cooperative) Benchmarks are more realistic.


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Problemas de las diferentes formas Problemas de las diferentes formas de medición del rendimiento.de medición del rendimiento.

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