Performance

speed - excution time (response time) total time required for the computer to complete a task

throughput (= bandwith) : the number of tasks completed per unit time

성능 = 1 / 실행 시간

퍼포먼스는 실행 시간과 반비례합니다.

A는 10초 걸리고 B는 15초 걸린다 A는 몇배 빠른가?

성능A/성능B = 실행시간B/실행시간A = 15/10 = 1.5

성능의 측정

  1. cpu time 
    cpu time = user time + system time
  2. wall-clock time

벽시계 시간, 응답시간, 경과시간 이라고 부르며 이것은 한 작업을 끝내는데 필요한 전체시간을 뜻하는 것으로 디스크 접근, 메모리 접근, 입출력 작업, 운영체제 오버헤드 등 모든 시간을 다 더한 것이다. cpu time 보다 정확 하다

start = timestamp();
end = timestamp();
wall-clock time = end - start;

CPU Performance and its factors

(CPU time for a program)
= (CPU clock cycle for a program) * (CPU clock time)
= (CPU clock cycle for a program) / (CPU clock rate)

(clock rate) = 3GHz
(clock cycle for a program) = 6*10^9

(CPU time) = 6 * 10^9 / 3GHz = 2sec

computer A(2GHz) runs a program in 10secs computer B runs 1.2times as the program in 6 secounds what is the clock rate of computer B?

10 = (cycle for a program) / 2GHz     -----computer A
6 = 1.2 * (cycle for a program)  / ?Hz  ---computer B

? = 4GHz

Instruction Performance

CPI:Clock cycle Per Instruction

(CPU clock cycle)
= (The number of Instruction for a program)
* (Average clock cycles per instruction)
computer clock cycle time CPI for a program
A 250ps 2.0
B 500ps 1.2

How much is faster than B?

(1.2 * 250ps) / (2.0 * 500ps) = 1.2(times)

compairs code segment in a computer

code segment A B C
code 1 2 1 2
code 2 4 1 1
CPI 1 2 3 
CPI(code1) = (2*1+1*2+2*3) / (2+1+2) = 2
CPI(code2) = (4*1+1*2+1*3) / (4+1+1) = 1.5

1.5 [4]<1.6> 동일한 명령어 집합을 가지고 있는 3개의 다른 프로세서 P1, p2, p3의 클럭 속도와 CPI가 다음과 같다.

프로세서 클럭 속도 CPI
P1 3GHz 1.5
P2 2.5GHz 1.0
P3 4GHz 2.2

a 어느 프로세서의 성능이 가장 좋은가? 초당 명령어 수로 표현 하라.

초당 명령어 수 : 클럭속도 / CPI
P1 : 3G / 1.5 = 2G
P2 : 2.5G / 1.0 = 2.5G
P3 : 4G / 2.2 = 1.8181...G

P2의 성능이 가장 좋다.

b 각 프로세서가 어느 프로그램을 수행하는데 10초가 걸렸다고 할때, 사이클 수와 명령어 개수를 구하라.

10초 동안의 사이클 수 : 클럭속도 * 10초
P1 : 3G * 10 = 30G
P2 : 2.5G * 10 = 25G
P3 : 4G * 10 = 40G

그동안의 명령어 개수 : 10초 동안 사이클 수 / CPI
P1 : 30G / 1.5 = 20G
P2 : 25G / 1.0 = 25G
P3 : 40G / 2.2 = 18.1818....G

c 실행 시간을 30% 단축 시키려고 했더니, CPI가 20% 증가하게 되었다. 이만큼의 시간 단축을 위해서는 클럭 속도를 얼마로 해야 하는가?

0.7 (CPU 시간) = ((프로그램 명령어 개수) * 1.2 (CPI)) / (X * (클럭속도))
X = 12/7
클럭속도를 12/7배 빨리 해야 한다.

1.6 [20] <1.6> 동일한 명령어 집합 구조의 두 가지 구현이 있다고 하자. A, B, C, D 네 가지 종류의 명령어가 있으며, 각 구현의 클럭속도와 CPI는 아래의 표와 같다.

  클럭 속도 A의 CPI B의 CPI C의 CPI D의 CPI
P1 2.5GHz 1 2 3 3
P2 3GHz 2 2 2 2

1.0E6개의 명령어를 실행하느 프로그램이 있다. 그중 10%가 유형 A, 20%가 B, 50%가 C, 20%가 D라고 하면, P1과 P2중 어느 것이 더 빠른가?

a 각 구현의 전체적인 CPI는 얼마인가?

P1 CPI : 1 * 0.1 + 2 * 0.2 + 3 * 0.5 + 3 * 0.2 = 2.6
P2 CPI : 2 * 0.1 + 2 * 0.2 + 2 * 0.5 + 2 * 0.2 = 2.0

b 각 경우 실행에 필요한 클럭 사이클 수는 얼마 인가?

P1 : 2.6 * 10e6 = 2.6e6
P2 : 2.0 * 10e6 = 2.0e6

P2가 P1 보다 약 1.56배 더 빠르다