1 Α. Βαφειάδης Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης – Τμήμα Πληροφορικής Μάθημα Προηγμένες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών Εργαστηριακό Μέρος Μέρος: Τρίτο Εξάμηνο: Έβδομο Καθηγητής: Α. Βαφειάδης 2008

2 Α. Βαφειάδης Ορισμοί Clock Cycle: Το διάστημα μεταξύ δύο γεγονότων ρολογιού (π.χ ακμές ανόδου) Clock rate : Η συχνότητα των κύκλων στη μονάδα του χρόνου Clock cycle time (period) = η διάρκεια ενός Clock Cycle (σε ns) Clock rate = 1/clock cycle time (σε MΗz)

3 Α. Βαφειάδης ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Περίοδος 2ns σε πόσα MΗz αντιστοιχούν ? CR = Clock Rate = συχνότητα ρολογιού CP = Cycle Period = Περίοδος κύκλου

4 Α. Βαφειάδης Ορισμοί - τύποι Clock cycles/instruction (CPI) = = Πλήθος κύκλων/εντολή = = ο μέσος αριθμός των κύκλων που χρειάζεται μια εντολή γλώσσας μηχανής για να εκτελεστεί Instruction count (IC) = = πλήθος εντολών = = το συνολικό πλήθος των εντολών ενός προγράμματος Cycles /instruction (CPI) = πλήθος κύκλων ανά πρόγραμμα = πλήθος εντολών προγράμματος

5 Α. Βαφειάδης CPU Time προγράμματος CPU time = πλήθος CPU κύκλων Χ περίοδος κύκλου = πλήθος CPU κύκλων = Clock rate CPU time = πλήθος εντολών Χ πλήθος κύκλων ανά εντολή Χ περίοδος κύκλου πλήθος εντολών Χ πλήθος κύκλων ανά εντολή CPU time = Clock rate

6 Α. Βαφειάδης Ο βασικός Τύπος ( CPU time πρoγράμματος) CPU time = Πλήθος εντολών (IC) X X Πλήθος κύκλων / εντολή (CPI) Χ X περίοδος κύκλου (CP) CPU time = IC x CPI x CC Instruction set Architecture + Τεχνολογία Compiler Instruction set Architecture + Οργάνωση Τεχνολογία Hardware + Οργάνωση Υποθέτουμε ότι όλες οι εντολές εκτελούνται σε ίδιους κύκλους

7 Α. Βαφειάδης Ο γενικευμένος βασικός τύπος Υποθέτουμε ότι ένα πρόγραμμα αποτελείται από Ν διαφορετικό πλήθος εντολών η ομάδων εντολών γλώσσας μηχανής όπου ICi παριστάνει το πλήθος των κύκλων της εντολής i στην οποία αντιστοιχεί το CPIi

8 Α. Βαφειάδης ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Έχουμε δύο μηχανές Α και Β που έχουν την ίδια αρχιτεκτονική του instruction set αλλά διαφορετική υλοποίηση. Η μηχανή Α έχει clock cycle time = 1ns και τρέχει ένα πρόγραμμα με CPI=2 Η μηχανή B έχει clock cycle time = 2ns και τρέχει το ίδιο πρόγραμμα με CPI=1.2 Ποια μηχανή είναι πιο γρήγορη και πόσες φορές ?

9 Α. Βαφειάδης Απάντηση Ο αριθμός (έστω N) των instructions του προγράμματος θα είναι ο ίδιος και στις δύο μηχανές λόγω της ίδιας αρχιτεκτονικής. Ερμηνεία :Η απόδοση του Α είναι 1.2 φόρες η απόδοσης του Β.

10 Α. Βαφειάδης Amdahl’s Low SO = Ολική βελτίωση FE = Ποσοστό μέρους που βελτιώνεται SE = Μερική βελτίωση FE 1

11 Α. Βαφειάδης Amdahl’s Low (Παράδειγμα 1) Επιθυμούμε να βελτιώσουμε την ολική απόδοση ενός Web Server Αποφασίσαμε να αντικαταστήσουμε τη CPU με μια άλλη 20% ταχύτερη. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι στη λειτουργία του Server η CPU μετέχει κατά 30%. To υπόλοιπο είναι Ι/Ο. Πόση θα είναι η ολική βελτίωση του server SE = Μερική βελτίωση 1.2 FE = ποσοστό βελτιούμενου μέρους = 0.3 Αυτό σημαίνει ότι η απόδοση του server θα αυξηθεί κατά 5%

12 Α. Βαφειάδης Amdahl’s Low (Παράδειγμα 2) Επιθυμούμε να βελτιώσουμε την ολική απόδοση ενός Web Server κατά 2 φορές. Αποφασίσαμε να αντικαταστήσουμε τη CPU. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι στη λειτουργία του Server η CPU μετέχει κατά 30%. To υπόλοιπο είναι Ι/Ο. Πόσο πιο γρήγορη θα πρέπει να είναι η νέα CPU. SO = ολική βελτίωση = 2 FE = ποσοστό βελτιούμενου μέρους = 0.3 Αυτό σημαίνει ότι για αυτά τα δεδομένα δεν μπορεί να ισχύσει ο νόμος Άρα δεν μπορούμε να βελτιώσουμε το σύστημα Αν θελήσουμε να βελτιώσουμε το σύστημα Ι/Ο τότε

13 Α. Βαφειάδης Amdahl’s Low (Πολλαπλές Βελτιώσεις) FEι = Ποσοστό μέρους ι που βελτιώνεται SEι = Μερική βελτίωση ι