Desempenho, Notas de estudo de Informática

Baixe Desempenho e outras Notas de estudo em PDF para Informática, somente na Docsity!

Organização e Arquitetura de

Computadores

Mensurando Desempenho

Prof. André Luis Meneses Silva

[email protected]

oac20091.wordpress.com

Agenda

• Desempenho
• Unidades para Desempenho
• Lei de Amdahl
• Benchmark

Desempenho

• Alguns mitos
  • Configurações de hardware mais atuais são melhores que mais antigas - Até hoje, empregamos processadores simples, tais como 8051 no projeto de naves espaciais.
  • Quanto maior a freqüência do meu processador, melhor o desempenho - AMD vs Intel - Pentium IV vs Core 2 Duo

Desempenho

Nessa aula, chamo atenção para as seguintes

questões:

• Por que alguns hardwares são melhores do que outros para diferentes programas?
• Que fatores do desempenho de sistema são relacionados ao hardware? - Precisamos de uma nova máquina ou de um novo sistema operacional?
• Como o conjunto de instruções da máquina

afeta o desempenho?

Medidas de Tempo

• Latência
  • Tempo de resposta.
    • A latência está ligada à seguinte questão:
      • Tempo de realização de um dado trabalho.
• Vazão
  • Rendimento.
    • Quantidade de trabalho feitos simultaneamente.
• Se atualizarmos uma máquina com um processador mais novo, qual das métricas melhoramos?
• Se acrescentarmos mais uma máquina no laboratório, o que melhoramos?

Medidas de Tempo

• Tempo decorrido
  • Tempo total de execução, envolvendo os vários dispositivos computacionais conectados.
• Tempo de CPU
  • Tempo gasto para a CPU realizar um trabalho.
  • Desconsidera entra/saída de dados.
  • Dois tipos:
    • Tempo de Usuário e tempo de Sistema

Unidades para desempenho

• Costumamos mensurar tempo de execução em ciclos.
• 1 ciclo consiste na alternância do sinal 1 para 0.
• Clock é a entidade responsável por essa alternância
• Freqüência (velocidade de clock)
  • Quantidade de ciclos / tempo.
    • hz = 1 ciclo / segundo

Unidades para desempenho

• Qual tempo do ciclo de um processador de 4

Ghz?

Quantos ciclos são necessários para

um programa?

• Considere a seguinte linha do tempo:
  • Poderíamos considerar que o número de ciclos é igual ao número de instruções?
  • Sim, não, porque?

Quantos ciclos são necessários para

um programa?

• A multiplicação (mul) leva mais tempo que adição (add).
• As operações de ponto flutuante levam mais tempo do que as operações de inteiros.
• Acessar a memória leva mais tempo que acessar os registradores.

Questão 1

• Suponha que tenhamos duas implementações da

mesma arquitetura do conjunto de instruções (ISA)

• Para um determinado programa,
  • A máquina A tem um tempo de ciclo de clock de 250 ps e uma CPI de 2,
  • A máquina B tem um tempo de ciclo de clock de 500 ps e uma CPI de 1,
• Que máquina é mais rápida para esse programa e

quão mais rápida ela é?

Questão 2

• Nosso programa favorito é executado em 10 segundos no computador A, que possui um clock de 4 GHz. Estamos tentando ajudar um projetista de computador a construir uma nova máquina B, que execute esse programa em 6 segundos. O projetista determinou que um aumento substancial na velocidade de clock é possível, mas esse aumento afetará o restante do projeto da CPU, fazendo com que o computador B exija 1, vez mais ciclos de clock do que o computador A para esse programa. Que velocidade de clock devemos pedir para que o projetista almeje?

Questão 4

• Dois compiladores diferentes estão sendo testados para uma máquina de 4 GHz com três classes diferentes de instruções: Classe A, Classe B e Classe C, e elas exigem um, dois e três ciclos, respectivamente. Ambos os compiladores são usados para produzir código para um grande software. O código do primeiro compilador usa 5 milhões de instruções da Classe A, 1 milhão de instruções da Classe B e 1 milhão de instruções da Classe C. O código do segundo compilador usa 10 milhões de instruções da Classe A, 1 milhão de instruções da Classe B e 1 milhão de instruções da Classe C. - Que seqüência será mais rápida de acordo com o MIPS? - Que seqüência será mais rápida de acordo com o tempo de execução?

Lei de Amdahl

• Lei aplicada para cálculo de desempenho
• Ela diz:
  • Tempo de execução após melhoria = Tempo de execução não afetado
    • (Tempo de execução afetado / Quantidade de melhoria)

Exemplo:

• “Suponha que um programa seja executado em 100 segundos em uma máquina, com multiplicação responsável por 80 segundos desse tempo. O quanto precisamos melhorar a velocidade da multiplicação se queremos que o programa seja executado 4 vezes mais rápido?” - Que tal torná-lo 5 vezes mais rápido? - Princípio: torne o caso comum rápido