Ciência da Computação

Ciência da Computação

Arquitetura de Computadores

Prof. Fabio Henrique N. Abe

fabio.henrique.abe@gmail.com (67) 99642-5002

http://www.comp.uems.br/~fhna

Desempenho de Computadores

●

Tempo de Resposta: O intervalo de tempo entre o começo e o fim de uma tarefa. (também chamado de tempo de execução);

●

Throughput ou largura de banda: A quantidade de trabalho realizado em determinado tempo;

●

Largura de Banda ou Tempo de Resposta?

– P: Acrescentar mais um computador ao laboratório?

– P: Substituir o processador por um mais rápido?

– P: Acrescentar processadores adicionais?

Tempo de Execução

●

Tempo Decorrido

– Inclui tudo: processamento, acesso a memória, acesso a disco e E/S;

– Útil, mas inadequado para comparações.

●

Tempo de CPU

– Não inclui demais componentes como acesso a memória e E/S;

– Tem duas componentes:

● Tempo de usuário: tempo gasto na execução das instruções do programa

● Tempo de sistema: tempo que o sistema gasta em tarefas requeridas pelo programa (ex.: acesso a disco).

Definição de Desempenho

●

A afirmação: “X é n vezes mais rápido que Y”

Desempenho_X / Desempenho_Y = n ou

Tempo de Execução_Y / Tempo de Execução_X = n

●

Exemplo: Se o computador A executa um

programa em 10 segundos e o computador B

executa o mesmo programa em 15 segundos, o

quanto A é mais rápido que B?

Homework

(Para 28/03 valendo 1,0 dos trabalhos)

●

Pesquise o que é:

– Ciclo de Clock;

– Ciclo de Clock por Instrução;

Exercício

●

Se o computador C é 4 vezes mais rápido que o

computador D e o computador D executa um

programa em 120 segundos. Quanto tempo levará

o computador C para executar o mesmo

programa?

Medidas

●

Frequência: Hertz

Tempo: Segundo

Ciclos de Relógio

●

Todas as atividades do computador precisam de um sinal periódico comum: o sinal do relógio:

●

Frequência = 1 / Tempo

●

Tempo de Execução para um Programa = T

●

Ciclos de Clock da CPU para a execução de um programa = N

●

Tempo do Ciclo de Clock = T

Ciclos de Relógio

●

T

= N

x T

●

T

= N

/ TX

Exercícios

●

Um programa executa em 10 segundos no

computador A, que tem clock de 2 GHz. Estamos

tentando ajudar um projetista de computador a

montar um computador B, que executará esse

programa em 6 segundos. O projetista determina

que é possível haver um aumento substancial na

taxa de clock, mas esse aumento afetará o

restante do projeto que da CPU, fazendo com que

o computador B exija 1,2 vezes a quantidade de

ciclos de clock do computador A para esse

programa. Que taxa de clock o projetista deve ter

como alvo?

Instruções

●

O desempenho depende também do número de instruções executadas.

●

Instruções não são iguais.

●

O número de instruções pode ser relacionado com o número de ciclos de relógio através de um parâmetro designado por número médio de ciclos por instrução (CPI).

●

N

= N

x CPI

Exercícios

●

Suponha que tenhamos duas implementações da mesma arquitetura de conjunto de instruções. O computador A tem um tempo de ciclo de clock de 250 ps e um CPI de 2,0 para o programa, e o computador B tem um tempo de ciclo de clock de 500 ps e um CPI de 1,2 para o mesmo programa.

Qual computador é mais rápido para esse

programa e por quanto?

Desempenho de CPU

●

T

= N

x CPI x T

●

T

= (N

x CPI) / TX

Exercício

CPI para cada classe de instrução

A B C

CPI 1 2 3

● Um projetista está tentando decidir sobre duas sequências de códigos para um determinado computador. Os projetistas de Hardware forneceram os seguintes fatos:

● Para determinada instrução na linguagem de alto nível, o escritor do compilador está considerando duas sequências de código que exigem as seguintes contagens de instruções:

Seq. de Código

Contagens de instruções para cada classe

A B C

1 2 1 2

2 4 1 1

Exercício

● Qual sequência de código executa mais instruções?

● Qual será mais rápida?

● Qual o CPI de cada sequência?

Homework

(Para 04/04 valendo 1,0 dos trabalhos)

●

Pesquise o que é e como funciona:

– Lei de Amdahl.