Rendimiento en un CPU

Universidad De Guadalajara

Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías



TAREA 2


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Definición y medición del rendimiento

En este sentido existen dos conceptos que conviene aclarar previamente: la unidad de medida y el patrón de medida. El primero se refiere a lamétrica utilizada para cuantificar la comparación. Y el segundo a la carga de trabajo respecto a la que se realiza la comparación.

El tiempo es la unidad de medida por excelencia cuando se comparan varios procesadores,
aunque no siempre coincidan los puntos de vista de los diferentes observadores.

El patr6n de medida más significativo es el conjunto de programas reales que se ejecutan
en losprocesadores.

Reducir el tiempo de respuesta de un sistema casi siempre mejora la productividad. Al tratar sobre el rendimiento de los procesadores, nos ocuparemos principalmente del tiempo de ejecución.

Para maximizar el rendimiento, lo que se desea es minimizar el tiempo de respuesta o tiempo de ejecuci6n de alguna tarea. Por lo tanto, el rendimiento y el tiempo de ejecución de una maquina Xpuede relacionarse de la siguiente manera:



Al tratar sobre el diseño de una computadora, a menudo se desea relacionar cuantitativamente el rendimiento de dos máquinas diferentes.



Si X es n veces más rápida que Y, entonces el tiempo de ejecuci6n de Y es n veces mayor que el de X:



El tiempo de ejecuci6n de un programa se mide en segundos por programa. La definición más sencillade tiempo se llama tiempo de reloj, tiempo de respuesta o tiempo transcurrido. Estos términos se refieren al tiempo total que tarda una tarea en completarse, e incluyen los accesos a disco, los accesos a memoria, las actividades de entrada/salida (E/S) y la carga adicional introducida por el sistema operativo.






Relación entre las Medidas

Una formula sencilla que relaciona lasmedidas más básicas (ciclos de reloj y tiempo del ciclo de reloj) con el tiempo del CPU es la siguiente:



Alterativamente, ya que la frecuencia del reloj es la inversa del tiempo de ciclo:



Esta f6rmula deja claro que el diseñador de la circuitería puede mejorar el rendimiento
reduciendo la longitud de reloj o el número de ciclos de reloj requeridos por un programa.
El término ciclos dereloj por instrucci6n, que es el número medio de ciclos de reloj que una instrucción necesita para ejecutarse, es a menudo abreviado como CPI (clock cycles per
instruction).
La ecuaci6n básica de rendimiento en términos de cómputo de instrucciones, CPI y tiempo de ciclo:


O



Estas fórmulas son útiles ya que separan los tres factores claves que influyen en el rendimiento. Se puedenutilizar para comparar dos realizaciones diferentes o para evaluar un diseño alternativo si se conoce el impacto en estos tres parámetros.
Se ha de tener siempre en cuenta que la única medida completa y fiable del rendimiento de una computadora es el tiempo.

El tiempo de CPU se puede medir ejecutando un programa y el tiempo de ciclo normalmente forma parte de la documentación de la máquina. Elcómputo de instrucciones y el CPI pueden ser más difíciles de obtener. Si la frecuencia de reloj y el tiempo de ejecuci6n de CPU son conocidos sólo necesitamos conocer o el cómputo de las instrucciones, o en el CPI, para determinar el otro parámetro que falta.

A menudo los diseñadores obtienen el CPI mediante una simulaci6n detallada de una realización o combinando los contadores de la circuitería yla simulaci6n. A veces es posible calcular los ciclos de reloj de la CPU mirando los diferentes tipos de instrucciones y usando Sus contadores de ciclo individuales. En estos casos, la formula siguiente es útil:




Donde Ci es el número total de instrucciones ejecutadas en la clase i, CPI es la medida de ciclo por instrucciones. Cabe recordar que el CPI global de un programa dependerá...