Arquitectura de Computadores II Paulo Marques Departamento de Eng. Informática Universidade de Coimbra 2004/ Aspectos sobre Desempenho

2 Qual dos seguintes aviões é o mais rápido? Avião Lotação (Passageiros) Autonomia (Km) Velocidade (Km/h) Boeing , Boeing , Concorde1326,4002,160 Douglas DC814613, Throughput (Passageiros x Km/h) 366, , , ,020 O conceito de “performance” depende directamente da métrica que estamos interessados em medir!

3 As Medidas Fundamentais Throughput: Número de trabalhos completados por unidade de tempo Tempo de Execução: Tempo que cada trabalho demora a executar...Tempo de Resposta/Latência

4 Produtividade vs. Tempo de Resposta

5 Performance A máquina X é n vezes mais rápida do que a máquina Y A máquina X é p% mais rápida do que a máquina Y O throughtput da máquina X é k vezes superior ao da máquina Y No mesmo intervalo de tempo, X executa k vezes mais tarefas mais do que Y

6 Avaliação de Performance A única forma fidedigna de avaliar a performance de um sistema é medindo o tempo que o sistema demora a executar aplicações reais

7 Benchmarks Aplicações Reais Aplicações Reais modificadas (scripted) Kernels Toy Benchmarks Benchmark sintéticos Os resultados têm de ser reproduzíveis!

8 Desktop PC Benchmarks Business Winstone Home/Business User Netscape, Office, Corel, Wordperfect CC Winstone Multimedia Content Creation Photoshop, Premiere, Navigator, Audio-Editing Winbench Kernel-based CPU Performance + Video Performance + Disk Performance SPEC (SPEC92, SPEC95, SPEC2000) CPU-oriented Integer (CINT2000) / Floating Point (CFP2000) Workload

9 Server Benchmarks SPECRate SPECWeb / SPECNFS TPC-C TPC-H...

10 Top processors on SPEC2000 (July/04) CPU INTEGER PERFORMANCE

11 Top processors on SPEC2000 (July/04) CPU FLOATING POINT PERFORMANCE

12 Deve-se poder modificar o código dos benchmarks? No source code modifications Source code modifications are allowed but almost impossible to do... Source code modifications are allowed Deve Reflectir a Prática Corrente do Ambiente Alvo

13 E tendo a workload correcta? Problema de quantificar a utilização de P1 e P2 Problema da normalização relativamente a uma máquina Máquina AMáquina B Programa P1 (segundos) 110 Programa P2 (segundos) Tempo Total (segundos)

14 O caso do MIPS MIPS = Millions of Instructions Per Second Dependente da arquitectura da máquina Dependente do próprio programa que é utilizado Que tipo de instruções? Podem ocorrer “inversões de performance”

15 Lei de Amdahl Um computador passa 3/4 do tempo a fazer cálculos e 1/4 do tempo a ler e a escrever do disco. Qual o upgrade a fazer? Um CPU 2x mais rápido Um disco 1000x mais rápido E se for um CPU 1000x mais rápido?

16 Speedup & Lei Amdahl Caso óptimo: 0 Gravíssimo

17 Problema com a Lei de Amdahl Temos uma tarefa que demora T segundos a executar. A fim de melhorar o sistema, N processadores são colocados a executar a tarefa em paralelo.

18 Problema com a Lei de Amdahl (2) O speedup depende intrinsecamente da parte que não pode ser optimizada!!! n: número de processadores p: percentagem que não pode ser optimizada (paralelizada) T: tempo que demora correr o código num processador

19 Bad News!!!

20 Speedup Máximo Fracção Não Optimizável Speedup Máximo 0%  5%20 10%10 20%5 25%4 p: percentagem do sistema que não é optimizável

21 Lei de Gustafson-Barsis Por vezes, podemos não conseguir executar uma tarefa em particular mais rapidamente, mas podemos conseguir executar muitas delas ao mesmo tempo... “9 women cannot have a baby in 1 month, but they can have 9 babies in 9 months” e.g. “Problemas Grande Desafios”, “web serving”, etc.

22 Material para ler Computer Architecture: A Quantitative Approach Secções 1.5 e 1.6, Excepto: Normalized Execution Time/Geometric Means CPU Performance Equation (já data anteriormente) Recomendado: 1.9 (Fallacies and Pitfalls) Ver a discussão sobre MIPS