Quina és la diferència entre el PCI i el recompte d' instruccions mentre avalua l'actuació d'un ordinador?

Presentacions similars

1 avaluació del rendiment de l' ordinador: cicles Per instrucció (CPI) La majoria dels ordinadors fan servir sincronicament un rellotge de la CPU executant- se a una velocitat constant de rellotge: a on: Taxa de rellotge = 1 / cicle del rellotge Una instrucció de màquines d' ordinadors està format per una sèrie d'operacions elementals o microques que van variar en el número i la complexitat depenent de l' instrucció i de l'organització de CPU exacte i d' implementació. Una operació micro és una operació de maquinari elemental que es pot realitzar durant un cicle del rellotge. Això correspon a una micro-stracció en CPU microprogramad. Exemples: registre d' operacions: canvi, càrrega, increment, operacions ALU: afegeix, restar, etc. Així, una única instrucció de màquines pot prendre un o més cicles per a completar el terme com a cicles Per instrucció (CPI).

2 Mesuraments de rendiment de l' ordinador: Temps d' execució del programa Per a un programa específic compilat per executar- lo en una màquina específica metalink, es proveeixen els següents paràmetres: El recompte d' instruccions totals del programa. El nombre mitjà de cicles per instrucció (PCP). Rellotge del cicle Rellotge de la màquina Turtea Com pot mesurar el rendiment d'aquesta màquina executant aquest programa? La màquina es diu que és més ràpida o té millor rendiment executant aquest programa si el temps d' execució total és més curt. Així la inversa de l' hora d' execució del programa mesurada total és una possible mesura de rendiment o mètric: RendimentA = 1 / Temps d' execucióA Com comparar el rendiment de les màquines diferents? Quins factors afecten a l'actuació? Com millorar el rendiment?

3 S' està comparant el rendiment de l' ordinador usant el temps d' execució Per a comparar l'actuació de dues màquines, Mr. pstxuchBatakonsult en execució d' un programa determinat: RendimentA = 1 / Temps d' execucióA RendimentB = 1 / Temps d' execucióB Màquina A n vegades més ràpid que la màquina B vol dir: n = RendimentA / RendimentB = execució del tempsB / Execució del tempsA Exemple: Per a un programa indicat: Temps d' execució en la màquina A: ExecucióA = 1 segon Temps d' execució en la màquina B: ExecucióB = 10 segons RendimentA / RendimentB = Execució del tempsB / Execució del tempsA = 10 / 1 = 10 El rendiment de la màquina A és 10 vegades l'actuació de màquina B quan s' executa aquest programa, o: Màquina A es diu que és 10 vegades més ràpid que la màquina B quan s' executa aquest programa.

4 Temps d' execució de la CPU: L' equacions de CPU Un programa està format per diverses instruccionsName Mesurat en: instruccions/ programacions La instrucció mitjana pren un nombre de cicles per instrucció (CPI) per completar- se. Mesurat en: cicles/instracció La CPU té un cicle fix del rellotge = 1/ taxa de rellotge Mesurat en: segons/ cicle L' hora d' execució de la CPU és el producte dels tres paràmetres anteriors com a següent: Temps de la CPU = Segons = instruccions x Cicles x segons Cicle d' instrucció del programa

9 Comparació de rendiment: Exemple Des de l' exemple anterior: s' executa un programa en una màquina específica amb els següents paràmetres: Nombre d' instruccions totals:.000.000 instruccions CPI mitjana per al programa: cicles/instracció. Taxa de rellotge de la CPU: 200 MHz. Usar el mateix programa amb aquests canvis: Un nou compilador usat: Nou recompte d' instruccions 9. 9500.000 New CPI: 3. 0 Implementació de la CPU més ràpida: Nova taxa de rellotge = 300 MHZ Quina és la velocitat amb els canvis? Velocitat = (10.000, 000 x 5x10- 9) / (9, 500.000 x 3 x 3. 3x10- 9) = / = 1, 2 o 32% més ràpid després dels canvis. Speup = Temps d' execució antic = Iold xPIold x Clock cicleold Nou temps d' execució Inew x CPInew x Clocknew

10 Tipus d' instruccions i PCI Donat un programa amb n tipus o classes d' instruccions amb les següents característiques: Ci = Compte d' instruccions de tipusi CPIi = cicles medials per instrucció de tipusi Llavors:

12 Freqüència de les instruccions i PCI Donat un programa amb n tipus o classes d' instruccions amb les següents característiques: Ci = Compte d' instruccions de tipusi CPIi = cicles medials per instrucció de tipusi Fi = Freqüència del tipus d' instrucció = Nombre d' instrucció Ci/ total Llavors:

14 Mètrics de rendiment de l' ordinador Aplicació Temps d' execució: càrrega de destí, PER95, etc. Programació Idioma Compilador ( Milions) d' instruccions per segon MIPS (mil milions) de (F.P.) Operacions per segon MFLOP/s ISA path de dades Megabytes per segon. Control Unitats de funció Cicles per segon (índex de forçat). Transistors Filmes PinsCity name (optional, probably does not need a translation) Cada mètriques té un propòsit, i cadascú pot ser malutilitzat.

15 Escollint programes per a excloure el rendiment Nivells de programes o punts de referència que es poden usar per avaluar rendiment: Càrrega de treball real de destí: Aplicacions completes que s' executen a la màquina de destí. Artistes basats en el programa real Benchmarks: Seleccioneu una barreja o paquet de programes específics que són típics de les aplicacions o un carregament de treball (p. ex. SER95). Petit kauKernel Raymond Benchmarks: Clau computacionalment amb peces intensives extrets de programes reals. Exemples: Factorització de matriu, FFT, cerca en arbre, etc. El millor solia provar aspectes específics de la màquina. Microbenchmarks: Petits programes escrits per aïllar un aspecte específic de les característiques de rendiment: Processar: enter, punt flotant, memòria local, entrada/ output, etc.

16 Tipus d'en Benchmarks Cons Pros molt específic. No és accessible. complex: difícil per córrer, o mesurar. Representant Càrrega real de la feina de destí Portable. Ben utilitzat. Mesuracions És útil en realitat. Menys representant Que la càrrega de treball real. Aplicació completa Benchmarks Fàcil per a Beaujen fooljlo dissenyant maquinari per a fer-los funcionar bé. Petit KFormulaKernelRegion/ state name (optional, rarely needs a translation) BenchmarksCity name (optional, probably does not need a translation) Fàcil de córrer, d'hora en el cicle de disseny. Els resultats del rendiment del pic poden ser molt lluny de l' actuació de l' aplicació real Identifica el rendiment del pic i els pics potencials d'ampolla. Microbenchmarks

21 Mesuració de rendiment de l' ordinador: MIPS (Expersió d' instruccions per segon) Per a un programa específic executant- se en un ordinador específic MIPS és una mesura de quants milions d' instruccions s' executen per segon: MIPS = instrucció count / (Execution Time x 106) = Nombre d' instruccions / (CPU rellotges x Temps de cicle x 106) = (Instracció comptar x Taxa de rellotge) / (Instducció de comptador xPI x 106) = Ràtio del rellotge / (CPI x 106) El temps d'execució ràpid normalment vol dir una puntuació més ràpida de MIPS. Problemes amb la puntuació MIPS: No s' ha usat cap compte per a les instruccions. Predependent del programa: Una única màquina no té una puntuació MIPS única ja que la puntuació MIPS pot dependre del programa usat. Fàcil d'abús: el programa usat per aconseguir la puntuació MIPS s' omet sovint. No es poden usar per comparar ordinadors amb conjunts d' instruccions diferents. Una puntuació més alta del MIPS en alguns casos pot no significar més alt rendiment o millor temps d'execució. I.e. A causa de compiladors de disseny.

22 Compilador Varicions, MIPS i Rendiment: Un exemple Per a una màquina amb classes d' instruccions: Per a un programa indicat, dos compiladors produeixen les següents instruccions: Es suposa que la màquina s'ha d'executar a una velocitat del rellotge de 100 MHz. CPI de classe d' instruccions Acard symbol B C Nombre d' instruccions (en milions) per a cada classe d' instruccions Codi des de: A B C Compilador Compilador

24 Mesuracions de rendiment de l' ordinador: MFOLPS (Mitjament d' operacions d' apuntament per segon) Noun, a list of items Una operació en coma flotant és una suma, la resta, la multiplicació o l' operació de divisió aplicat als números representats per una única o una representació de coma doble precisió flotant. MFLOPS, per a un programa específic executant- se en un ordinador específic, és una mesura de milions de operacions flotants (megaflops) per segon: MFLOPS = nombre d' operacions en coma flotant / (Execucció del temps x 106 ) El MFLOPS és una millor comparació entre màquines diferents que MIPS. Especificació del programa: hi ha diferents programes amb diferents percentatges d' operacions en coma flotant. Els compiladors no tenen operacions de punt flotant i donen una puntuació MFLOPS de zero. Depenent del tipus d' operacions en coma flotant presents en el programa.

25 Rendiment de càlcul millorada: La llei de Amdahl La millora del rendiment possible degut a una millora del disseny donat és limitada per la quantitat que s' usa la funcionalitat millorada La llei Amdahldrins: Conversió de rendiment o velocitat degut a la millora E: Temps d' execució sense rendiment E Speedup(E) = Temps d' execució amb rendiment E sense E Suposem que accelerar una fracció de temps d' execució per factor S i la resta del temps no està afectada llavors: Temps d' execució amb E = ((1- F) + F/S) Temps d' execució X sense E Per tant, es dóna velocitat: Temps d' execució sense E Speedup(E) = ((1 - F) + F/S) Temps d' execució X sense E (1 - F) + F/ S

29 Exemple de millora de rendiment Un programa funciona en 100 segons en una màquina amb operacions multipliques responsables durant 80 segons d'aquesta vegada. Per quant ha de millorar la velocitat de la multiplicació per fer que el programa cinc vegades més ràpid? 100 velocitat desitjada = 5 = Temps d' execució amb millores Temps d' execució ® amb millores = 20 segons 20 segons = ( segons) segons / n 20 segons = segons / n ® = 80 segons / n No hi ha quantitat de millora de velocitat de multiplicació que pot aconseguir això.

30 Estén la Llei d'Amdahl a múltiples millores Suposem que la millora autoaccelera una fracció del temps d' execució per un factor Si i la resta del temps no està afectada aleshores: Nota: Totes les fraccions es refereixen al temps d' execució original.

31 Llei d' amdahl amb Milloracions múltiples: Exemple Es proposa tres millores del rendiment de la CPU amb les següents velocitats i el percentatge de temps d' execució del codi afectat: Velocitat1 = S1 = 10 Percentatge1 = F1 = 20% Velocitat2 = S2 = 15 Percentatge1 = F2 = 15% speedup3 = S3 = 30 Percentatge1 = F3 = 10% Mentre que totes les tres millores estan en el nou disseny, cada millora afecta una part diferent del codi i només es pot fer servir una millora cada vegada. Quina és la velocitat total resultant? Velocitat = 1 / [() / / / / / 30)] = 1 / [] = 1 / =