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ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES. Semestre A-2009 Clase 03. La mayor parte del contenido de estas láminas, ha sido extraído del libro Computer Organization and Design (The hardware / software interface), 4ta Edición, de David A. Patterson y John L. Hennessy. Editorial Morgan Kaufmann.

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ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

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  1. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Semestre A-2009 Clase 03 La mayor parte del contenido de estas láminas, ha sido extraído del libro Computer Organization and Design (The hardware / software interface), 4ta Edición, de David A. Patterson y John L. Hennessy. Editorial Morgan Kaufmann

  2. AGENDA • Fórmulas de Rendimiento

  3. Rendimiento • Calcular el rendimiento de un computador es una tarea complicada • Por cierto; ¿Qué significa que la máquina A tiene mejor rendimiento que la máquina B? ¿Qué significa que A es más rápida que B? • ¿Qué velocidad o velocidades nos interesan? • ¿Es más rápida la computadora que: • ejecuta cierta tarea más rapido? (Tiempo de respuesta) • ejecuta mayor cantidad de tareas por unidad de tiempo? (Ancho de banda)

  4. Definiciones • Tiempo de respuesta (Tiempo de ejecución): Tiempo total requerido para ejecutar una tarea. Incluye los tiempos de disco, memoria, I/O, SO, CPU, etc. (Computadores personales e incrustados) • Ancho de banda (productividad): Número de tareas ejecutadas por unidad de tiempo (Servidores) • ¿Qué mejoramos si: • Reemplazamos en una máquina un procesador por otro que ejecuta las mismas instrucciones en menor tiempo? • Aumentamos la cantidad de procesadores del computador?

  5. Fórmula de rendimiento 1 • ¿RendimientoA > RendimientoB? • ¿A es n veces más rápido que B? RendimientoA = Tiempo de ejecuciónA 1 1 > => teB > teA teA teB RendimientoA teB RendimientoA = n * RendimientoB => = RendimientoB teA

  6. Ejercicio • Si la computadora A ejecuta un programa en 6 segundos y la computadora B ejecuta el mismo programa en 9 segundos, ¿Cuántas veces mejor es el rendimiento de A con respecto al rendimiento de B? Respuesta: La computadora A es 1.5 veces mejor que la computadora B

  7. Ambientes multitarea • Tiempo de ejecución de CPU (Tiempo de CPU): Cantidad de tiempo que la CPU tarda en ejecutar una tarea • Tiempo de CPU de usuario: Tiempo utilizado sólo en cierto programa • Tiempo de CPU del sistema: Tiempo que utiliza el CPU en ejecutar otras tareas, como soporte o por la ejecución de otros programas • Por simplicidad, supondremos al hablar de rendimiento y tiempo de ejecución, que la CPU está ejecutando únicamente una tarea: La que estamos considerando en ese momento.

  8. Ciclos de reloj • Casi todas las computadoras son construidas usando un reloj (Oscilador de cristal), que es utilizado para sincronizar los eventos u operaciones: determinando cuándo ocurren (el paso) en el hardware. • Estos intervalos de tiempo, se denominan ciclos de reloj • Los ciclos de reloj (Ej: 400 picosegundos (ps)) se suelen transformar o usar como frecuencia de reloj (2.5 gigahertz (GHz)) Para un programa dado: Tiempo de ejecución de CPU = Ciclos de reloj x Tiempo del ciclo de reloj Tiempo de ejecución de CPU = Ciclos de reloj / Frecuencia de reloj

  9. Ejercicio • El programa X tarda 6 segundos en ejecutarse en la computadora A, que tiene una frecuencia de reloj de 2 GHz. Queremos diseñar una computadora B, que ejecute el mismo programa, pero en sólo 5 seg. Por otro lado, sabemos que podemos aumentar la frecuencia de reloj; pero si la aumentamos, tenemos que modificar el diseño, provocando que el programa consuma 10% más ciclos de reloj en el programa.¿Qué frecuencia de reloj deberíamos usar para lograr el objetivo? Respuesta: 2,64 GHz

  10. Instrucciones • Ciclos de reloj Por Instrucción (CPI): Número promedio de ciclos de reloj por instrucción, para un programa dado. Es un promedio para todas las instrucciones ejecutadas en el programa. Ciclos de reloj de CPU para un programa= # Instrucciones x CPI

  11. Ejercicio • La computadora A tiene un ciclo de reloj de 300 ps. de duración, y un CPI de 2, para cierto programa X. El computador B tiene un ciclo de reloj de 500 ps., y un CPI de 1.3, para el mismo programa. ¿Cuál de las dos computadoras ejecuta el programa más rápido?(Suponer que las dos computadoras usan el mismo conjunto de instrucciones) Respuesta: La computadora A CPUt = Conteo Programa x CPI x tiempo de ciclo del reloj

  12. Ecuación clásica de rendimiento Estas fórmulas resultan útiles porque separan los tres factores que afectan el rendimiento Tiempo por ciclo de reloj Conteo de Instrucciones x CPI x Tiempo de CPU = Conteo de Instrucciones x CPI Tiempo de CPU = Frecuencia de reloj

  13. Rendimiento de un programa

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