Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cykle zegarowe



Podobne dokumenty
Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Architektura systemów komputerowych

Zegar - układ wysyłający regularne impulsy o stałej szerokości (J) i częstotliwości (f)

Wstęp do informatyki. System komputerowy. Magistrala systemowa. Magistrala systemowa (System Bus) Architektura komputera

SYSTEMY OPERACYJNE WYKŁAD 1 INTEGRACJA ZE SPRZĘTEM

Specyfika projektowania Mariusz Rawski

Bajt (Byte) - najmniejsza adresowalna jednostka informacji pamięci komputerowej, z bitów. Oznaczana jest literą B.

Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

Pamięci. Pamięci DDR DIMM SDR SDRAM

MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

Architektura komputerów

Architektury Komputerów. Tomasz Dziubich p.530, konsultacje czwartek i 11-12, dziubich@eti.pg.gda.pl

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

MAGISTRALE ZEWNĘTRZNE, gniazda kart rozszerzeń, w istotnym stopniu wpływają na

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1

Technika mikroprocesorowa. Linia rozwojowa procesorów firmy Intel w latach

20. Czy serwerownia spełnia standardowe wymagania techniczne dla takich pomieszczeń?

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

EGZAMIN MATURALNY Z INFORMATYKI MAJ 2011 POZIOM ROZSZERZONY WYBRANE: CZĘŚĆ I. Czas pracy: 90 minut. Liczba punktów do uzyskania: 20 WPISUJE ZDAJĄCY

Materiały dodatkowe do podręcznika Urządzenia techniki komputerowej do rozdziału 5. Płyta główna i jej składniki. Test nr 5

My niżej podpisani... działając w imieniu i na rzecz... w odpowiedzi na ogłoszenie o przetargu nieograniczonym na :

Sprawdzian test egzaminacyjny 2 GRUPA I

Chipset i magistrala Chipset Mostek północny (ang. Northbridge) Mostek południowy (ang. Southbridge) -

Architektura systemów informatycznych

Budowa Mikrokomputera

Wydajność systemów a organizacja pamięci. Krzysztof Banaś, Obliczenia wysokiej wydajności. 1

Sprawdzian test egzaminacyjny GRUPA I

Pytania i odpowiedzi

Opracował: Grzegorz Cygan 2012 r. CEZ Stalowa Wola. Pamięci półprzewodnikowe

PROPOZYCJE KONFIGURACJI ZESTAWÓW KOMPUTERÓW STACJONARNYCH OPISANYCH ZGODNIE Z REKOMENDACJAMI UZP

Wydajność systemów a organizacja pamięci. Krzysztof Banaś, Obliczenia wysokiej wydajności. 1

1.3. Największa liczba naturalna (bez znaku) zapisana w dwóch bajtach to a) b) 210 c) d) 32767

Projekt z dnia r. Wersja 0.5 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI 1) z dnia..

ZAPYTANIE OFERTOWE na dostawę IT

, " _/'--- " ~ n\l f.4e ' v. ,,v P-J.. ~ v v lu J. ... j -:;.",II. ,""", ",,> I->~" re. dr. f It41I r> ~ '<Q., M-c 'le...,,e. b,n '" u /.

Wydajność systemów a organizacja pamięci. Krzysztof Banaś, Obliczenia wysokiej wydajności. 1

Zaleta duża pojemność, niska cena

PROGRAMOWANIE WSPÓŁCZESNYCH ARCHITEKTUR KOMPUTEROWYCH DR INŻ. KRZYSZTOF ROJEK

1. Priorytety i oczekiwania jednostki organizacyjnej związane w uczestnictwem w projektach kluczowych

Wydajność obliczeń a architektura procesorów. Krzysztof Banaś Obliczenia Wysokiej Wydajności 1

Podsystem graficzny. W skład podsystemu graficznego wchodzą: karta graficzna monitor

Dotyczy: Procedury udzielenia zamówienia publicznego w trybie przetargu nieograniczonego na Sprzęt komputerowy i oprogramowanie.

Zarządzenie wchodzi w życie z dniem podpisania.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Badania operacyjne. Temat ćwiczenia: Problemy przydziału

Architektura Systemów Komputerowych. Rozwój architektury komputerów klasy PC

2. Czy w urzędzie gminy znane są ramy czasowe realizacji projektów kluczowych?

Komputer VIPER i x4,2ghz 8GB GTX 1050TI 4GB 1TB USB 3.0

Dane Techniczne TH ALPLAST ADS-S25

4/10/2013. Koszt wydajności komputerów. Miary wydajności komputerów (MIPS) Miary wydajności komputerów (SPEC)

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Strategie zapisu. Cezary Bolek

EGZAMIN MATURALNY Z INFORMATYKI MAJ 2012 POZIOM PODSTAWOWY CZĘŚĆ I WYBRANE: Czas pracy: 75 minut. Liczba punktów do uzyskania: 20 WPISUJE ZDAJĄCY

DOTACJE NA INNOWACJE

PROGRAMOWANIE WSPÓŁCZESNYCH ARCHITEKTUR KOMPUTEROWYCH DR INŻ. KRZYSZTOF ROJEK

Cezary Bolek Katedra Informatyki. Prawo Moore a

1. Serwer. 2. Komputer desktop 9szt. Załącznik nr 1 do SIWZ

Architektura potokowa RISC

Prawo Moore a 4/10/2013. Wstęp do Informatyki

INSTRUKCJA NR 06-2 POMIARY TEMPA METABOLIZMU METODĄ TABELARYCZNĄ

Projektowanie. Projektowanie mikroprocesorów

MESco. Testy skalowalności obliczeń mechanicznych w oparciu o licencje HPC oraz kartę GPU nvidia Tesla c2075. Stanisław Wowra

Serwery: testy wydajności

Symulacja metody kwantowych trajektorii dla problemów optyki kwantowej oraz informatyki kwantowej

Jednostka centralna. dr hab. inż. Krzysztof Patan, prof. PWSZ

Opis za pomocą wymagań funkcjonalnych. Metody określania wydajności komputerów osobistych. Tomasz Hodakowski Intel Warszawa, 11/12/2007

Komputer IBM PC niezależnie od modelu składa się z: Jednostki centralnej czyli właściwego komputera Monitora Klawiatury

Architektury komputerów Architektury i wydajność. Tomasz Dziubich

1. Komputer przenośny nr 1 9 szt.

Wydajność systemów a organizacja pamięci, czyli dlaczego jednak nie jest aż tak źle. Krzysztof Banaś, Obliczenia wysokiej wydajności.

WOJEWÓDZKI KONKURS INFORMATYCZNY DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW ETAP SZKOLNY BIAŁYSTOK, 22 LISTOPADA 2017 R.

Podstawy Techniki Mikroprocesorowej

WSTĘP. Budowę umiejętności w: zarządzaniu plikami; procesowaniu tekstu i tworzeniu arkuszy; uŝywaniu przeglądarek internetowych oraz World Wide Web;

Komputerowa pamięć. System dziesiątkowego (decymalny)

WNIOSEK W SPRAWIE ZMIAN:

Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera

Architektura komputera. Cezary Bolek. Uniwersytet Łódzki. Wydział Zarządzania. Katedra Informatyki. System komputerowy

Magistrala systemowa (System Bus)

Test wiedzy z UTK. Dział 1 Budowa i obsługa komputera

STATYSTYKA I ANALIZA DANYCH

Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Bibliografia: pl.wikipedia.org Historia i rodzaje procesorów w firmy Intel

Systemy operacyjne. Wprowadzenie. Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak

Zapytanie ofertowe Nr RST2/2017/B+R

SYSTEM KOMPUTEROWY UŁATWIAJĄCY WYKORZYSTANIE INFORMACJI O ZJAWISKACH SOCJALNO-EKONOMICZNYCH PRZY WYBORZE FIRM INWESTUJĄCYCH NA DANYM TERENIE

Jak obliczać podstawowe wskaźniki statystyczne?

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RIA s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Informacja do wszystkich zainteresowanych Wykonawców

Zadania z algebry liniowej - sem. I Liczby zespolone

Warszawa, dnia Dot. ZP /18 MODYFIKACJA SIWZ

I STAWKI ZA! GODZINĘ

Wyposażenie w sprzęt komputerowy szkół w Gminie Oleśnica ZP Szczegółowa Specyfikacja Zamówienia

Strategie finansowe przedsiębiorstwa

Dane Techniczne TH ALPLAST ADS-S25

ZAPYTANIE OFERTOWE NR 6

Zapytanie sondaż rynku Nr MGOPS-POKL.02/2012

25 181,22 PLN brutto ,53 PLN netto

PAMIĘCI SYNCHRONICZNE

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Ćwiczenie Wstawianie spisu treści, indeksu alfabetycznego i indeksu ilustracji Wstaw > Indeksy i spisy > indeksy i spisy) Wskazówka:

Transkrypt:

Pla wykładu Architektura systemów komputerowych Wydajość systemów komputerowych Cezary Bolek Katedra Iformatyki Wydajość systemu komputerowego Cykl zegarowy Liczba cykli zegarowych a istrukcję Wyzaczaie wydajości Zwiększeie wydajości Miary wydajości MIPS Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek Wady SPEC Wydajość systemu komputerowego Rzeczywisty czas wykoaia zadaia Liczy się wszystko: czas oczekiwaia, operacje we/wy, obsługa przez system operacyjy PoŜytecze, lecz mało miarodaje do ocey brak obiektywizacji Na razie: czas wykoaia programu przez CPU Czas potrzeby a realizację istrukcji programu Nie brae pod uwagę czas realizacji operacji we/wy oraz czas obsługi przez OS MoŜe być wyraŝoe w sekudach Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 3 Bądź odiesioe do liczby cykli zegarowych Cykle zegarowe Cykl zegarowy = okres zegara = / szybkość zegara Cykl Cykl Cykl 3 Szybkość zegara = częstotliwość zegara = cykle a sek. Ghz = 0 9 cykli/sek. Zegar o częstotliwości GHz ma okres = /( 0 9 ) = 0.5 s Często uŝywa się cykle zegarowe w celu przedstawieia czasu wykoywaia programu przez CPU. Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 4 Czas wykoaia CPU = Cykle CPU okres zegara Cykle CPU = Szybkość zegara

Zwiększeie wydajości Aby zwiększyć wydajość aleŝy: Zmiejszyć liczbę cykli iezbędych do realizacji programu Zmiejszyć długość cyklu zegarowego (zwiększyć szybkość zegara) Przykład: Program realizujący pewe zadaie w ciągu 0 sekud a komputerze X z zegarem GHz Cel: system komputerowy Y realizujący dae zadaie w ciągu 6 sekud Ale: system Y wymaga o 0% więcej cykli zegarowych Jaka musi być szybkość zegara systemu Y? Rozwiązaie Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 5 Liczba cykli systemu X = 0 s. 0 9 cykli/s = 0 0 9 cykli Liczba cykli systemu Y =. 0 0 9 = 0 9 cykli Liczba cykli zegarowych a istrukcję Clock Cycles per Istructio (CPI) RóŜe istrukcje potrzebują róŝej liczby cykli zegarowych MoŜeie wymaga więcej cykli iŝ dodawaie Dostęp do pamięci wymaga więcej cykli iŝ dostęp do rejestrów CPI określa 3średią 4 5 6liczbę 7 8cykli zegarowych a istrukcję I I I3 I4 I5 9034CPI I6 I7 = 4/7 = cykl systemów komputerowych Cezary Bolek 6 Zmiaa długości cyklu zegarowego często powoduje zmiaę liczby cykli dla określoych istrukcji Szybkość zegara Y = 0 9 cykli / 6 s. = 3.67 GHz Architektura Czas wykoaia programu Aby wykoać pewie program potrzeba: wykoać określoą liczbę istrukcji określoej liczby cykli zegarowych wyikającą z tego określoego czasu Liczba cykli zegarowych wyika z liczby wykoaych istrukcji: Cykle zegarowe CPU = Liczba istrukcji CPI Czas wykoywaia programu (wydajość): Wyzaczaie wydajości ZałoŜeie: dwa systemy o takim samym model programowym jedostki cetralej (ISA), lecz odmieie zaimplemetowae Dla pewego programu: Komputer A - zegar 4GHz (cykl zegarowy 50ps) oraz CPI=,0 Komputer B - zegar GHz (cykl zegarowy 500ps) oraz CPI=, Wydajość: Obydwa komputery wykoują taką samą liczbę istrukcji N Czas wykoywaia CPU (A) = N,0 50 ps = 500 N ps Czas wykoywaia CPU (B) = N, 500 ps = 600 N ps Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 7 Czas = Liczba istrukcji CPI długość cyklu Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 8 600 I Komputer A jest szybszy od B: =, razy 500 I

Określaie CPI RóŜe klasy istrukcji wykoywae są róŝej liczbie cykli ZałoŜeie: CPI i = liczba cykli zegarowych dla ist. klasy i C = liczba istrukcji klasy i Cykle CPU = (CPI i C i ) CPI = i = (CPI i C i ) Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 9 Projektaci często wyzaczają CPI a podstawie symulacji i = C i i = Określaie CPI - przykład Dla określoego zestawu istrukcji procesora MIPS Jaki jest średie CPI? Jaki jest średi, procetowy udział kaŝdej klasy istrukcji w czasie wykoywaia? Klasa Częst CPI CPI Częst % czasu ALU 50% 0,5 = 0,5 0,5/, = 3% Load 0% 5 0, 5 =,0,0/, = 45% Store 0% 3 0, 3 = 0,3 0,3/, = 4% Brach 0% 0, = 0,4 0,4/, = 8% Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 0 Średie CPI = 0,5 +,0 + 0,3 + 0,4 =, MIPS jako miara wydajości MIPS: Millios Istructios Per Secod, Milio istrukcji a sekudę UŜywaa jako miara wydajości systemów komputerowych Szybszy system większe MIPS MIPS określa średią szybkość wykoywaia istrukcji Istructio Cout MIPS = Executio Time 0 6 = MIPS moŝe określać czas wykoywaia Clock Rate CPI 0 6 Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek Ist Cout Executio Time = MIPS 0 6 = Ist Cout CPI Clock Rate Wady MIPS jako miary wydajości Nie uwzględia moŝliwości poszczególych istrukcji Nie moŝa porówywać komputerów z róŝymi zestawami istrukcji gdyŝ udział poszczególych istrukcji jest róŝy Współczyik MIPS dla róŝych programów a tym samym komputerze jest róŝy Nie moŝa uŝywać tego samego współczyika MIPS dla wszystkich programów MIPS moŝe maleć wraz ze wzrostem rzeczywistej wydajości WyŜszy współczyik MIPS ie zawsze musi ozaczać wyŝszą wydajość Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek MIPS ie uwzględia architektury całego komputera, odosi się tylko do CPU

MIPS przykład / Dwa róŝe kompilatory zostały uŝyte do wygeerowaia kodu dla komputera taktowaego częstotliwością 4GHz. UŜyte zostały istrukcje aleŝące do trzech klas: A, B i C, które realizowae są w odpowiedio:, i 3 cyklach zegarowych. Pierwszy kompilator wygeerował kod, który podczas realizacji wykouje: 5 miliardów istrukcji klasy A, miliard istrukcji klasy B i miliard istrukcji klasy C Drugi: 0 miliardów istrukcji klasy A, miliard istrukcji klasy B i miliard istrukcji klasy C Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 3 Który kompilator geeruje wyŝszy współczyik MIPS? Który kompilator geeruje szybciej wykoyway kod? MIPS przykład / Liczba cykli CPU dla obydwu kodów: Liczba cykli CPU (kompilator ) = (5 + + 3) 0 9 = 0 0 9 Liczba cykli CPU (kompilator ) = (0 + + 3) 0 9 = 5 0 9 Czas wykoywaia dla obydwu kodów: Czas wykoywaia (kompilator ) = 0 09 cykli / 4 0 9 Hz =,5 s. Czas wykoywaia (kompilator ) = 5 09 cykli / 4 0 9 Hz = 3,75 s. Kompilator geeruje szybszy kod (krótszy czas wykoyw.) Współczyik MIPS dla obydwu kompilaotrów: MIPS = Liczba istrukcji / (Czas wykoywaia 0 6 ) MIPS (kompilator ) = (5++) 0 9 / (,5 0 6 ) = 800 Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 4 MIPS (kompilator ) = (0++) 0 9 / (3,75 0 6 ) = 300 Kod wygeeroway przez kompilator charakteryzuje się wyŝszym współczyikiem MIPS Miary wydajości Wydajość ajlepiej jest oceić w kotekście szybkości działaia rzeczywistych aplikacji Programy geerujące typowe obciąŝeie Reprezetujące klasy typowych zastosowań Kompilatory, edytory, CAD/CAM, przetwarzaie grafiki SPEC (System Performace Evaluatio Corporatio) załoŝoa w 988 r. orgaizacja z siedzibą w Warreto, Virgiia, zajmująca się ustaawiaiem stadardowych bechmarków oceiających wydajość komputerów. Jej pierwszym testem wydajości był SPECmark badający CPU, w którym jedostką był ekwiwalet wydajości maszyy VAX /780. ChociaŜ testy SPEC w dalszym ciągu badają CPU, orgaizacja opracowała teŝ ie testy, p. do ocey podsystemu graficzego czy rozmaitych kategorii aplikacji. Architektura Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 5 SPEC CPU006 Iteger bechmarks (C ad C++) 4 FP bechmarks (Fortra 77, 90, ad C) Name Descriptio Name Descriptio gzip Compressio wupwise Quatum chromodyamics vpr FPGA placemet ad routig swim Shallow water model gcc GNU C compiler mgrid Multigrid solver i 3D potetial field mcf Combiatorial optimizatio applu Partial differetial equatio crafty Chess program mesa Three-dimesioal graphics library parser Word processig program galgel Computatioal fluid dyamics eo Computer visualizatio art Neural etworks image recogitio perlbmk Perl applicatio equake Seismic wave propagatio simulatio gap Group theory, iterpreter facerec Image recogitio of faces vortex Object-orieted database ammp Computatioal chemistry bzip Compressio lucas Primality testig twolf Place ad route simulator fma3d Crash simulatio usig fiite elemets sixtrack High-eergy uclear physics apsi Meteorology: pollutat distributio systemów komputerowych Cezary Bolek 6 Miarą jest rzeczywisty czas wykoaia odiesioy do systemu wzorcowego

SPECmark przykładowe zestawy komputerowe System CINT006 CFP006 Rdze ie Proce sory Rdzei/ proc. Procesor Taktowaie proc. [GHz] Pamięć M90 ( T7600,.33 T3400 ( E6850, 3.00 T3400 ( E8500, 3.6 690 ( Xeo 560, 3.00 3 33.7 36.8 53. 9.5 8.8 30.5 4.3 4 Core T7600 Core E6850 Core E8500 Xeo 560 333 3000 366 3000 GB (x GB 667 MHz CL5 DDR SDRAM) 4 GB (4x GB 800 MHz ECC CL6 DDR) 4 GB (4x GB 800 MHz ECC CL6 DDR) 8 GB (8x GB 667 MHz ECC CL5 DDR FB- DIMM) Koiec XPS M70 ( Core T7600) 3.9 9.9 Core T7600 333 Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 7 GB (xgb Hyix DDR-667 CL5) Architektura systemów komputerowych Cezary Bolek 8