Speedup, Ley de Amdahl y MIPS 66.20 Organización de Computadoras

“Mejorar el caso más frecuente” Regla “Mejorar el caso más frecuente” Ejemplo: En la suma de 2 números, el caso con overflow es menos frecuente. Por lo tanto, se busca optimizar el caso sin overflow (más frecuente).

Regla (cont.) Una tarea X integrada por 3 subtareas: A, B y C. Pueden optimizarse A ó B. CASO 1: Optimizo A en 10 veces A B C x 0.1

Regla (cont.) CASO 2: Optimizo B en 10 veces A B C x 0.1

Speedup Mide cuál es la ganancia (en performance) al utilizar un modo de ejecución más rápido.

Speedup = Told / Tnew = 10 / 6 = 1.67 Speedup (cont.) A B C x 0.1 Told Tnew Speedup = Told / Tnew = 10 / 6 = 1.67

Gene Amdahl Nace en 1922 en Dakota del Sur. Participó en la Segunda Guerra Mundial. Fue arquitecto en IBM. Actualmente, posee su propia compañía. Realizó importantes aportes, especialmente en el campo de la computación paralela. Ha recibido importantes premios y condecoraciones.

Ley de Amdahl “La ganancia que se puede obtener, usando un modo de ejecución más rápido, está limitada por la fracción de tiempo en que puede utilizarse ese modo.”

Ley de Amdahl (cont.) A B C X 0.0 La subtarea B se mejoró infinitamente. Sin embargo, la mejora global es finita.

Ley de Amdahl (cont.) La mejora tiene un speedup propio: Speedupmejora La mejora se puede aplicar sobre una fracción del tiempo total de la tarea: Fracmejora

Ley de Amdahl (cont.)

Speedup Global

Speedup Global (cont.)

Otras métricas: Performance de CPU CPI: MIPS:

MIPS: Ventajas Es una medida directa de performance (inversa del tiempo). Simple de entender.

MIPS: Desventajas Depende del conjunto de instrucciones (no sirve para comparar máquinas con distintos ISAs). En una misma máquina, distintos programas pueden tener distintas tasas de MIPS. Puede variar inversamente proporcional a la performance.

MIPS: Ejemplo Millones de instrucciones, para dos máquinas iguales (1 y 2), con compilación optimizada y no optimizada, respectivamente. Ambas máquinas tienen una frecuencia de reloj de 100 Mhz. Además, una instrucción de tipo A se ejecuta en un ciclo, una de tipo B en 2 ciclos y una de tipo C en 3 ciclos. Máquina 1 Máquina 2 A 5 10 B 1 C Total instrucciones 7 12

MIPS: Ejemplo (cont.) ¿Cuántos millones de ciclos insume cada ejecución? La Máquina 1 es 1.5 veces más rápida que la Máquina 2. Máquina 1 Máquina 2 A 5 10 B 2 C 3 Total ciclos 15 Total tiempo 0.1 seg 0.15 seg

MIPS: Ejemplo (cont.) MIPS1 = ( 7x106 instr ) / ( 0.1 seg x 106 ) = 70 MIPS2 = ( 12x106 instr ) / ( 0.15 seg x 106 ) = 80 Según la tasa de MIPS, la Máquina 2 tiene un mejor desempeño respecto a la Máquina 1.