RENDIMIENTO DE LOS PROCESADORES UNIVERSIDAD VALLE DEL MOMBOY FACULTAD DE INGENIERÍA XVI CONGRESO DE EXPOTECNOLOGÍA RENDIMIENTO DE LOS PROCESADORES Dr. Iván Pérez Marzo 2016

Rendimiento de los Procesadores Si los Medios de transporte hubiesen ido a la par con la industria de la computación, por ejemplo, hoy en día se podría viajar de Nueva York a Londres en aproximadamente un segundo por unos pocos céntimos.

Rendimiento de los Procesadores Conceptos Básicos: Proceso. Es una instancia de un programa formado por uno o más Hilos, con su propio espacio de direccionamiento. Hilo (Thread) : es una secuencia de código ejecutable. Existen dentro de un proceso y comparten recursos como el espacio de memoria, la pila de ejecución y el estado de la CPU. Frecuencia: Indica la periodicidad con la que la CPU ejecuta una instrucción CPI: Indica la cantidad de instrucciones que un procesador ejecuta en un ciclo de reloj. Ley de Amdahl: Regla que establece que el aumento posible de las prestaciones con una mejora determinada está limitado por la cantidad en que se usa la mejora Prestaciones: Tiempo de respuesta o tiempo de ejecución de una tarea. ( Las prestaciones de un computador se pueden definir de varias maneras diferentes) Ley Moore: La velocidad del procesador o el poder de procesamiento total de las computadoras se duplica cada doce meses. Rendimiento: Cantidad total de trabajo por unidad de tiempo

Rendimiento de los Procesadores Ley de Amdahl: el nombre se debe al Arquitecto en Computadoras Gene Amdahl, se utiliza para investigar la mejora máxima de un sistema cuando solo una parte de éste es mejorado. La Ley establece que la mejora obtenida en el rendimiento de un sistema debido a la alteración de uno de sus componentes está limitada por la fracción de tiempo que se utiliza dicho componente. Ejemplo: El incremento de velocidad de un programa utilizando multiprocesadores en computación distribuida, está limitada por la fracción secuencial del programa.

Rendimiento de los Procesadores La ley de Amdahl es un modelo matemático que describe la relación entre la aceleración esperada de la implementación paralela de un algoritmo y la implementación serial del mismo algoritmo. Formula: F= Fa((1-Fm) + Fm/Am) Donde: Fm es el tiempo mejorado Fa es el tiempo de ejecución antiguo Am es le factor de mejora

Rendimiento de los Procesadores

Rendimiento de los Procesadores Un procesador tiene mucho más que núcleos y frecuencias. Memoria distribuida, Memoria Caché, L1,L2, Registros Buses de Datos, circuitos. Este conjunto forman un CHIP, que denominamos procesador.

Rendimiento de los Procesadores El concepto de rendimiento se puede percibir desde diferentes puntos de vista: Tiempo de respuesta: velocidad(tiempo) de ejecución. Productividad: número de tareas completadas en la unidad tiempo. El tiempo de ejecución y el rendimiento son recíprocos: aumentar el rendimiento implica disminuir el tiempo de ejecución. Cuando vamos a comparar un computador, es importante que conozcamos el rendimiento que nos va a ofrecer. Cuando se va a diseñar un computador, es importante contar con herramientas que nos permitan evaluar sus prestaciones con el objeto de ponderar la relación Costo/Rendimiento del mismo.

Rendimiento de los Procesadores El Rendimiento de un computador es el inverso del tiempo de ejecución. Rendimientox= 1 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑐𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 Un computador x es n veces más rápido que un computador y cuando 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦 = n Un computador x o y es n% veces más rápido(lento) que un computador y o x cuando 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥−𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦 *100 = n 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥−𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥 *100 = n

Rendimiento de los Procesadores Ventajas: se pueden ensamblar a mano Son fácil de estandarizar en diferentes máquinas. Desventajas: Se prestan a fraudes Compiladores específicamente diseñados para optimizar un Bencmarks Mejoras específicas en la circuitería para optimizar fragmentos pequeños de código. La única herramienta fiable que tenemos por ahora para medir la diferencia de rendimiento entre dos procesadores son los Software BENCMARKS. Los programas de prueba (Bencmarks) son programas pequeños específicamente escogidos para medir el rendimiento. Para comprobar el rendimiento de un sistema, lo mejor es medir el tiempo de ejecución de la carga de trabajo.

Rendimiento de los Procesadores ¿Los procesadores más potentes del mercado pueden provocar que la ejecución de las aplicaciones, se realicen de manera más lenta y menos eficiente que en los sistemas tradicionales?.

Procesador INTEL CORE ´lvy Bridge

¿Los Núcleos y su Frecuencia son todo para un Procesador? Un procesador de un núcleo a 2Ghz, puede ser más eficiente que otro de cuatro núcleos a 4Ghz. Ejemplo: Algoritmo para un Procesador Mononúcleo Asignamos al RA el valor de 0 (RA:=0) Asignamos al RB el valor de 1 (RB:=1) Asignamos al RC el valor de 2 (RC:=2) Incrementamos en 1 el valor (RC:=RC+1) Asignamos al registros D (RD:=3)

¿Los Núcleos y su Frecuencia son todo para un Procesador? Algoritmo para un Procesador de dos Núcleos Núcleo 1 Núcleo2 1 RA:=0 RB:=1 2 RC:=2 RD:=0 3 RC:=RC+1=3

Rendimiento de los Procesadores ¿De qué depende el rendimiento? ¿Por qué un procesador a 1.6 GHz puede ser más potente que uno a 4 GHz? La frecuencia indica la periodicidad con la que la CPU ejecuta una instrucción.

Rendimiento de los Procesadores Ejemplo Telefono1 Telefono2 Conjunto de instrucciones ARMv7 ARMv7 Número de núcleos 2 4 Tipo de núcleos Krait Cortex-A9 Frecuencia Núcleos 1.7 1.6 Memoria RAM 1GB 2GB Resolución de pantalla 1280x720 1280x720 Sistema Operativo Android 4.1 Android 4.1

Rendimiento de los Procesadores El telefono1: utiliza un Qualcomm Snapdragon (S4 Pro MSM 8960T) Telefono2: SAMSUNG EXYnos 4 QUAD4412 ¿Cuál de los dos es más potente? Sorpresa, ganador el teléfono1, con una media de 85% de mejora respecto del telefono2.

Procesadores INTEL vs AMD Factores principales de rendimiento Prestaciones de un procesador Rendimiento en término de operaciones Disipación de potencia y costo

Sistema SOC (System on a CHIP) Dispositivos teléfonos móviles y tabletas, se le incluyen memoria RAM. Tamaño actual de los transistores del procesador 22 nanómetros Anteriormente eran de 32 nanómetros

¿A Mayor Cantidad de Núcleos, Mayor Rendimiento? Procesador multinúcleo Ejemplo un núcleo puede estar ocupado el 100% con procesos complejos, mientras que el resto queda libre para diferentes requerimientos del sistema

Plan De Desarrollo TICK-TOCK Procesadores INTEL

Rendimiento de los Procesadores Conclusiones Los principales factores que definen las prestaciones de un procesador son: su rendimiento en término de operaciones que puede realizar por unidad de tiempo, su disipación de potencia y su costo. El número(cantidad) de núcleos trabajando en un sistema, no garantiza su mayor rendimiento. Las prestaciones de un programa depende del algoritmo, del lenguaje, del compilador de la arquitectura y del hardware real. Una falacia: Esperar que la mejora de un aspecto de un computador incremente las prestaciones globales en una cantidad proporcional a dicha mejora

Rendimiento de los Procesadores Referencias Bibliográficas Patterson D.A, Hennessy J.L (2011) Estructura y Diseño de Computadores, Editorial Reverté. Miguel P.DE (1999) Fundamentos de los Computadores, séptima edicción, Paraninfo. Stallings W.S (2000) Organización y Arquitectura de Computadores, quinta edicción, Prentice-Hall.

Lo que hay diferente en mi es que yo todavía hago las preguntas que la gente dejo hacer a los cinco años de edad. Albert Einstein. Muchas Gracias Contacto: Email: perezi@uvm.edu.ve