SSC114 Arquitetura de Computadores Pipeline - Desempenho

Apresentação em tema: "SSC114 Arquitetura de Computadores Pipeline - Desempenho"— Transcrição da apresentação:

1 SSC114 Arquitetura de Computadores Pipeline - Desempenho
Aula 6 27/08/10 (Turmas 1 e 2) Profa. Sarita

2 Desempenho do pipeline
Idealmente: speedup igual ao número de estágios do pipeline Exemplo: Sem pipeline (1 instrução por vez) 1 instrução completa a cada 4 ns Taxa de finalização 0,25 instrução/ns (1/4ns)

3 Desempenho do pipeline
Pipeline de 4 estágios A partir do tempo 5ns, taxa de finalização de 1 instrução a cada ns.

4 Desempenho do pipeline
Pipeline de 8 estágios Tempo de cada estágio do pipeline: 4ns / 8 = 0,5ns Portanto, ciclo do clock de 0,5ns Taxa de finalização de 1 instrução a cada 0,5ns ou 2 instruções/ns

5 Desempenho do pipeline

6 Desempenho do pipeline
Mas, um aumento na taxa de finalização de 8 vezes pode ser traduzido como um decréscimo de 8 vezes no tempo de execução? Como calcular o tempo de execução de um programa utilizando pipeline?

7 Desempenho do pipeline
Em uma máquina com 1 processador de ciclo único, tem-se: Tempo de execução do programa = taxa de finalização da instrução (X ns por instrução) * número de instruções no programa Taxa de finalização da instrução = quanto tempo cada instrução leva para finalizar = 1 / tempo de execução da instrução (1 instrução em Y ns) No exemplo, se o número de instruções do programa fosse 7, então o tempo seria: Tempo de execução do programa = 4 ns/instrução x 7 = 28 ns

8 Desempenho do pipeline
Com pipeline o tempo de execução tem um cálculo diferente Deve-se considerar o tempo para “encher” o pipeline O que acontece com o tempo de execução de um programa conforme se aumenta o número de instruções, em uma arquitetura que utiliza pipeline?

9 Desempenho do pipeline
Medida de desempenho utilizada até o momento: Número de instruções que o processador pode completar a cada nanosegundo Outra medida de desempenho: throughput Número de instruções que o processador pode completar a cada ciclo de clock

10 Desempenho do pipeline
Instruction throughput: número de instruções que o processador finaliza a execução em cada ciclo de clock. Também conhecido como IPC (Instruction per cycle) Instruction throughput máximo teórico: o número máximo teórico de instruções que o processador pode finalizar a execução a cada ciclo de clock (1 IPC) Instruction throughput médio: o número médio de instruções por clock (IPC) que o processador realmente completa sobre um certo número de ciclos

11 Desempenho do pipeline

12 Desempenho do pipeline
Paradas no pipeline

13 Desempenho do pipeline
Impacto da parada de 2 ciclos no pipeline do slide anterior

14 Desempenho do pipeline
Impacto de uma parada de 10 ciclos (começando no estágio de busca do 18o. ciclo)