小结－计算机体系结构.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Hot Plate ：电热板；轻便电炉； Nuclear Reactor ：核反应堆 Rocket Nozzle：火箭发动机喷嘴 * 1950: Alan Turing predicted computers would have 1b words (GBs) of memory by 2000 * * * * * 2012-9-13 * * * * * * * * 2011-9-5 * * * * * * 中国科学技术大学 Chapter1.* 评测程序缺陷 只局限于计算机系统的某一层次，不能得到系统整体的性能特征 只关心系统的性能，不关心评测结果的产生原因，无法探知系统的瓶颈，只能为用户选择系统提供帮助，不能对优化提供帮助。 * 中国科学技术大学 Chapter1.* 本章小结 设计发展趋势 Capacity Speed Logic 2x in 3 years 2x in 3 years DRAM 4x in 3 years 2x in 10 years Disk 4x in 3 years 2x in 10 years 运行任务的时间 Execution time, response time, latency 单位时间内完成的任务数 Throughput, bandwidth “X性能是Y的n倍 ” ： ExTime(Y) Performance(X) = ExTime(X) Performance(Y) * 中国科学技术大学 Chapter1.* 本章小结(续） Amdahl’s 定律: CPI Law: 执行时间是计算机系统度量的最实际，最可靠的方式 CPU time = Seconds = Instructions x Cycles x Seconds Program Program Instruction Cycle Speedupoverall = ExTimeold ExTimenew = 1 (1 - Fractionenhanced) + Fractionenhanced Speedupenhanced * 中国科学技术大学 Chapter1.* Review 2 性能的度量 评价指标 性能的两种定义 性能设计与测试的基本原则 并行性 大概率事件优先原则 局部性原理 ….. Amdahls Law * 中国科学技术大学 Chapter1.* 评价指标 执行时间（CPU时间、wall-clock time, Elapsed Time） 峰值速度 （Peak Performance），负载 （load）、开销 （Overhead） 利用率 （Utilization Ratio）、饱和性能（Saturate Performance） 带宽 （Bandwidth）、延迟（Latency） 吞吐率 （Throughput） 加速比 （Speedup）、Amdahl定律 (Amdahl Law) 效率 （Efficiency） 基准测试 Benchmark 微基准测试 Micro-benchmark：测量系统某一方面的分离性能, 如核心程序,合成测试程序等 宏基准测试 Macro-benchmark：测量系统总体性能, 如实际应用程序等 响应时间（Response Time） …… * 中国科学技术大学 Chapter1.* 假设对机器的部件进行了改进（加速比的概念） ExTime w/o E Performance w/ E Speedup(E) = = ExTime w/ E Performance w/o E 假设可改进部分E在原来的计算时间所占的比例为F，而部件加速比为S，任务的其他部分不受影响，则 ExTime(with E) = ((1-F) + F/S) X ExTime(without E) Speedup(with E) = 1/((1-F)+F/S)) 重要结论(性能提高的递减原则)：如果只针对整个任务的一部分进行优化，那么所获得的加速