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ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 1 DESEMPEÑO TEMAS PRELIMINARES DEFINICIONES TIEMPO DE EJECUCION PERFORMANCE INCREMENTO EN EL RENDIMIENTO LEY.

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1 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 1 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

2 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 2 DEFINICIONES EXECUTION TIME: Tiempo transcurrido desde que inicia hasta que termina una determinada tarea THROUGHPUT Cantidad total de tareas realizadas

3 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 3 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

4 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 4 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)

5 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 5 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: 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

6 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 6 RESPUESTAS AL EJEMPLO Ciclo de reloj mas rápido: las dos Ciclo de reloj mas rápido: las dos Varios procesadores para tareas separadas: mayor numero de trabajos hechos. Varios procesadores para tareas separadas: mayor numero de trabajos hechos. Procesamiento paralelo: las dos Procesamiento paralelo: las dos

7 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 7 TIEMPO DE EJECUCION Algunas veces es mejor describir la relación de desempeño de dos máquinas en porcentajes: Algunas veces es mejor describir la relación de desempeño de dos máquinas en porcentajes: Por ejemplo, X es n% más rápido que Y significa: Por ejemplo, X es n% más rápido que Y significa:

8 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 8 PERFORMANCE Como el tiempo de ejecución es inversamente proporcional a rendimiento: Como el tiempo de ejecución es inversamente proporcional a rendimiento:

9 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 9 INCREMENTO EN EL RENDIMIENTO El incremento en rendimiento entre X y Y es n: El incremento en rendimiento entre X y Y es n:

10 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 10 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: 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

11 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 11 RESPUESTA Luego, A es 50% más rápido que B

12 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 12 LEY DE AMDAHL En ocasiones la mejora del desempeño es parcial, o por una fracción de tiempo. En ocasiones la mejora del desempeño es parcial, o por una fracción de tiempo. Donde: Es la porción de tiempo que usa la mejora

13 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 13 SPEEDUP Donde el tiempo de ejecución total se refiere al tiempo de ejecución de la tarea completamente ejecutado por una máquina con características A.

14 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 14 SPEEDUP Luego:

15 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 15 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? 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?

16 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 16 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. La ley de Amdahl sirve como guía para saber que tanto una modificación mejora el rendimiento y como distribuir recursos para obtener costo/ desempeño.

17 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 17 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 Rendimiento X = Tiempo de ejecución X 1

18 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 18 TcTc Instrucción PROGRAMA CICLOS DE RELOJ – TIEMPO DE PROGRAMA CICLOS DE RELOJ

19 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 19 TCPU = CPU TIME Tcpu= Tiempo de ejecución de la CPU en un programa Tcpu= (Ciclos de reloj para el programa) X (Duración del ciclo)

20 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 20 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?

21 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 21 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. TecnologíaCompiladores

22 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 22 Métricas para el Rendimiento –MIPS =___NI___ = _ fc__ T CPU x10 6 CPIx10 6 T CPU x10 6 CPIx10 6 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 x10 6 Tiempo de ejecución x10 6 MIPS

23 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 23 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?

24 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 24 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 I * 2.0 = Ciclos de reloj B I * 1.2 = A I*2.0*10ns = Tiempo CPU B I*1.2*20ns = Computador A es más rápido Tiempo CPU

25 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 25 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 A1 B2 C3 CODE FROM INSTRUCTION COUNT (IN MILLIONS) FOR EACH INSTRUCTION CLASS ABC COMPILER COMPILER 2 231

26 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 26 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 = secs Execution Time (B) = 11 E6 / 150 E 6 = secs MIPS= INTRUCTION COUNT / EXECUTION TIEM X E6 MIPS (A) = [ (5*1+2*2+1*3) E6 ] / E6= 150 MIPS (B) = [ (2*1+3*2+1*3) E6 ] / E6=

27 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 27 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, time- intensive 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.

28 ARQUITECTURA DE COMPUTADORES - PERFORMANCE 28 REVISAR Problemas de las diferentes formas de medición del rendimiento.


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