Χρονοπρογράμματα

Νεκτάριος Παΐσιος

Διαφημιστικό

• Μια εταιρία κυκλοφορεί τον επαναστατικό επεξεργαστή Nectarium

• Τρέχει στα 6 GHz (Σαν αστραπή!)• Θα τον αγοράζατε;• Τυπική απάντηση: Μα βέβαια! Θα εξαρτηθεί

όμως από την τιμή του.

Μετρικά Απόδοσης και Χρονοπρογράμματα

• Η ταχύτητα ενός επεξεργαστή έχει χρησιμοποιηθεί ως ένα βασικό διαφημιστικό εργαλείο

• Γιατί; Είναι ένας εύκολος αριθμός για εύκολες συγκρίσεις

• Μπορεί όμως να παραπλανήσει επειδή η συσχέτιση με τη πραγματική επίδοση είναι ασθενής

• Για αντιπαραβολή της ταχύτητας ρολογιού με την πραγματική απόδοση των επεξεργαστών θα αναφερθούμε σε δύο οργανισμούς: SPEC και Synchromesh Computing.

SPEC Standard Performance Evaluation Corporation

• Αφιλοκερδής οργανισμός• Αναπτύσσει έμπιστα και αντικειμενικά

χρονοπρογράμματα• Εθελοντική συμμετοχή πανεπιστημίων, εταιριών

υλικού και λογισμικού, καταναλωτών και συμβούλων.

• Υλοποιούν ρεαλιστικές εφαρμογές μέτρησης απόδοσης, όπως SPEC2000.

SPEC2000

• Για την ΚΜΕ• Μετρούν τόσο χρόνο εκτέλεσης όσο και

throughput• Τόσο με χρήση ακεραίων SPECint Όσο και με

υποδιαστολή SPECfp• Ενδεικτικά προγράμματα::• 164.gzip Data compression utility • 175.vpr FPGA circuit placement and routing • 176.gcc C compiler

Λειτουργία SPEC

Επιλογή χρονοπρογραμμάτων με ψηφοφορία με κριτήρια:

• Ευρεία χρήση,• Χρήση σημαντικών πόρων υλικού,• Επιλύει ενδιαφέρον πρόβλημα,• Επιστημονικά αναγνωρισμένα αποτελέσματα,• Προσθέτει περαιτέρω ποικιλία.

Αντικειμενικότητα SPEC

• Τα μέλη δεν γνωρίζουν τις επιδόσεις υλικού ανταγωνιστών

• Διασφάλιση φορητότητας• Γλώσσα πηγαίου κώδικα• Διοργάνωση benchathons

Αποτελέσματα SPEC

• Μετρούν επιδράσεις της ταχύτητας επεξεργαστή, ιεραρχίας μνήμης και του μεταγλωττιστή.

• Εύρος μνήμης σημαντικός παράγοντας σε προγράμματα με όγκο δεδομένων

• Πχ. Alpha 4100 5 / 533 καλύτερη απόδοση λόγω εύρους μνήμης.

• Πχ. Συστήματα Alpha 21164 και 21264 DS20 με ίδιο ρολόι 500 MHz δεν έχουν ίδια απόδοση.

• Δραστικές διαφορές οφείλονται στο καλύτερο υποσύστημα μνήμης DS20 και περισσότερη ταυτόχρονη εκτέλεση εντολών load.

Τελευταίες μετρήσεις

• SPEC: Καλύτεροι επεξεργαστές 2004

Company Name System Name #CPU Base Peak Full Disclosures

Advanced Micro Devices MSI K8T Neo2-FIR (MS-6702E) Motherboard, AMD Athlon (TM) 64 1 core, 1 chip, 1 core/chip 1623 1717

Advanced Micro Devices Tyan Thunder K8QS Pro (S4882), AMD Opteron (TM) 850 1 core, 1 chip, 1 core/chip 18.2 19.3

• Σε: Operating System: Microsoft Windows Server 2003, Enterprise Edition

Ενσωματωμένα Συστήματα

• Η Synchromesh Computing επινόησε χρονοπρογράμματα για ενσωματωμένους x86 επεξεργαστές.

• Σε ενσωματωμένα συστήματα η μέτρηση της απόδοσης πρέπει να περιλαμβάνει παράγοντες όπως:– Καθαρή υπολογιστική ισχύς επεξεργαστή– Μέγεθος και ταχύτητα κρυφής μνήμης– Εύρος μνήμης– Απόδοση πολυμέσων και γραφικών– Απόδοση συστημάτων αρχειοθέτησης– Απόδοση τηλεπικοινωνιών

Ανάπτυξη της EPRS (Embedded Processor Rating System)

Benchmark SuiteΠεριλαμβάνει:1. HINT Hierarchical Integration

– Μετρά την απόδοση του επεξεργαστή και της μνήμης– Χρησιμοποιεί ένα επαναλαμβανόμενο υπολογισμό με

αυξανόμενη ακρίβεια ώστε να απαιτείται όλο και περισσότερη μνήμη και επεξεργασία.

2. STREAM– Βιομηχανικό πρότυπο χρονοπρογράμματος που μετρά ταχύτητα

και εύρος μνήμης.

3. SANDRA (System Analyzer, Diagnostic and Reporting Assistant)– Ένας γρήγορος τρόπος μέτρησης απόδοσης της μνήμης, της

κρυφής μνήμης και της ΚΜΕ.

Ανάπτυξη της EPRS

4. Surfbench:– Μετρά την εναπομείναντα υπολογιστική ισχύ της ΚΜΕ καθώς

εκτελεί ένα σύνολο καθημερινών εφαρμογών όπως αναπαραγωγή μουσικής.

5. HDBench:– Μετρά απόδοση της ΚΜΕ, της μνήμης, των γραφικών και του

σκληρού δίσκου.

6. Winbench ’99:– Μετρά την απόδοση συσκευών χωρίς λειτουργικό (thin clients)

αποστέλλοντας ένα μεγάλο όγκο γραφικών δεδομένων για προβολή.

7. Synchromesh Computing IM Chat Test– Μετρά την απόδοση εφαρμογών άμεσων μηνυμάτων, πχ. MSN

Messenger.

Αποτελέσματα Μετρήσεων Ενσωματωμένων Συστημάτων

• Χρήση γεωμετρικού μέσου• Κανονικοποίηση αποτελεσμάτων σε σχέση με τη

μηχανή πρότυπο 533 MHz VIA Centaur• Αποδεικνύεται ότι η ταχύτητα ρολογιού ως

μοναδικό κριτήριο είναι προβληματική• Παράδειγμα: Επεξεργαστής 333 MHz Geode GX

αποδίδει πολύ καλύτερα από ότι υποδηλώνει ο ρυθμός ρολογιού του.

• Γιατί;• Υποστηρίζει μνήμη διπλής ταχύτητας και

καλύτερο υποσύστημα μνήμης• Διαθέτει καλύτερη ενσωμάτωση μεταξύ

συστατικών υλικού και λογισμικού.

Συμπεράσματα:

• Όχι μόνο ο ρυθμός ρολογιού αλλά– Το υποσύστημα μνήμης,– Τα γραφικά,– Η ταχύτητα διαύλου και IPC έχουν βαρύνουσα

σημασία.• Ναι: Η μέτρηση απόδοσης είναι πολύπλοκη• Δεν υπάρχει συμφωνία / μια κοινή μέθοδος• Αλλά σίγουρα η μέθοδος δεν μπορεί να είναι το

ρολόι.