Arquitectura de computadores - rendimiento

Soluciones a los problemas impares

Tema 1. Introducción a la arquitectura de computadores: diseño, coste y rendimiento

Arquitectura de Computadores I
I. T. Informática de Sistemas

Curso 2009-2010

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Introducción a la arquitectura de computadores: diseño, coste y rendimiento

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Introducción a la arquitectura de computadores: diseño, coste y rendimiento

Base teórica
Al diseñar un computador o al mejorar un subistema de alguno existente, el diseñador o arquitecto de computadores debe tener en cuenta los objetivos de la máquina a modificar o construir y trabajar con dos parámetrosimportantes: el coste y el rendimiento. Dependiendo del equilibrio que se haga de ellos se creará desde un ordenador personal (barato y rendimiento medio) hasta un supercomputador (muy caro y con un rendimiento altísimo)

Cálculo de costes
El diseñar un sistema nuevo o mejorar uno existente tiene una serie de costes que vienen dados entre otros por el coste de la oblea de silicio sobre la que seimplementará el procesador, la densidad de los defectos por área que se tiene en el proceso de fabricación lo que da una medida del número de procesadores que salen de una oblea, los diferentes test que se aplican en cada una de las etapas, de la figura siguiente.

Lingote de silicio

Corte en oblea s Dados verificados

Obleas vírgenes

De 20 a 30 etapas de proceso Obleas impresas Cort een dado s

Conexión del dado al empaqueta do

Dados sueltos Verific (una oblea) ador de dados

Dados empaquetados

Verific ador de comp.

Dados empaquetados verificados

Envío a los consumidor es

Figura 1. Proceso de fabricación de procesadores

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Para determinar el cálculo de dichos costes, se pueden emplear las fórmulas siguientes:
Coste por oblea Dados por oblea x ganancia
2

Coste por dado =

Área de la oblea ∂ x (Diametro oblea / 2) Dados por oblea = = Área del dado Área del dado Ganancia =(1 + Defectos por unidad deárea x Área del dado )

−α

α α suele ser 3 y los defectos desde 0,6 a 1,2 por cm. cuadrado

Ley de Amdhal
La ley de Amdhal mide cuanto mejora o empeora un sistema al introducir mejoras en un sistema existente dependiendo de la frecuencia de utilización del elemento modificado.

A=

Tiempo sin mejora = Tiempo con mejora

1 (1 − F m) +

F A

m

m

Am factor de mejora que haintroducido el subsistema alterado Fm. Fracción de tiempo que el sistema emplea el subsistema alterado

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1. Se desea conocer el máximo número de dadosque se pueden crear en una oblea de 15 cm. de diámetro. También se desea obtener la ganancia para conocer cuantos se pueden obtener realmente si la densidad de defectos es de 0,75 por cm2. El lado del dado es de 1,5 cm. y α = 3. Si la oblea de silicio cuesta 150€, ¿cuál es el precio de cada dado?

2. Cual sería el número de dados teóricos y reales si el lado del dado fuese de 1 cm. para losparámetros expuestos del ejercicio 1

3. Si una máquina X ejecuta un programa en 10 segundos y una máquina Y ejecuta el mismo programa es 15 segundos. ¿Cuánto más rápida es X respecto a Y?

4. Si una máquina X ejecuta un programa en 20 segundos y una máquina Y ejecuta el mismo programa es 15 segundos. ¿Cuánto más rápida es X respecto a Y?

5. Se tiene un programa en un computador X que tarda...