ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός

Σχετικά έγγραφα
ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συµβολικός Προγραµµατισµός

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός

Οι τέσσερις αρχές για τον σχεδιασμό του συνόλου εντολών μιας μηχανής είναι:

Κεφάλαιο 1 Αφαιρετικότητα και Τεχνολογία Υπολογιστών (Computer Abstractions and Technology)

Chapter 4 ( ή 1 στο βιβλίο σας)

Chapter 4 (1) Αξιολόγηση και κατανόηση της απόδοσης

i Throughput: Ο ρυθμός ολοκλήρωσης έργου σε συγκεκριμένο χρόνο

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Απόδοση ΚΜΕ. (Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης)

Εισαγωγή Συμβόλαιο Μαθήματος

Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές Δ Εξάμηνο

ΕΙΣΑΓΩΓΗ στους Η/Υ. Δρ. Β Σγαρδώνη. Τμήμα Τεχνολογίας Αεροσκαφών ΤΕΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ. Χειμερινό Εξάμηνο

Μηχανοτρονική. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης 7 ο Εξάμηνο,

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ I

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. ηµήτρης Γκιζόπουλος Καθηγητής

ΑρχιτεκτονικήΥπολογιστών. Ι (ένα) Δημήτρης Γκιζόπουλος. Καθηγητής

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι (ένα)

Εισαγωγή στην πληροφορική

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L. Hennessy. Αφηρημένες έννοιες και τεχνολογία υπολογιστών

Εισαγωγή στην Δομή, Οργάνωση, Λειτουργία και Αξιολόγηση Υπολογιστών

Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

ΣΤΑΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΝΗΜΕΣ ΤΥΧΑΙΑΣ ΠΡΟΣΠΕΛΑΣΗΣ (Static and Dynamic RAMs). ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΘΕΜΑΤΙΚΕΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ

Αφηρημένες έννοιες και τεχνολογία υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 5

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κρυφές Μνήμες. (οργάνωση, λειτουργία και απόδοση)

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές

Συστήματα σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα

Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση. Κεφάλαιο 1. Αφηρηµένες έννοιες και τεχνολογία υπολογιστών

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ι. Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή στην Δομή, Οργάνωση, Λειτουργία και Αξιολόγηση Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 9

Ιεραρχία Μνήμης. Ιεραρχία μνήμης και τοπικότητα. Σκοπός της Ιεραρχίας Μνήμης. Κρυφές Μνήμες

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

Είναι το «μυαλό» του υπολογιστή μας. Αυτός κάνει όλους τους υπολογισμούς και τις πράξεις. Έχει δική του ενσωματωμένη μνήμη, τη λεγόμενη κρυφή

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 9

Χρονισμός και Απόδοση Υπολογιστικών Συστημάτων

Το «κλειστό» σύστημα. Ανοικτές επικοινωνίες... Εισαγωγή στην Τεχνολογία της Πληροφορικής. Εισαγωγή στην τεχνολογία της πληροφορικής

Απόδοση Υπολογιστικών Συστημάτων

Κεφάλαιο 1 Αφαιρετικότητα και Τεχνολογία Υπολογιστών (Computer Abstractions and Technology)

ΜΑΘΗΜΑ 1- MULTIPLE CHOICE

Κεφάλαιο 7 Ιεραρχία Μνήμης (Memory Hierarchy)

Τεχνολογίες Κύριας Μνήμης

Προγραμματισμός και Χρήση Ηλεκτρονικών Υπολογιστών - Βασικά Εργαλεία Λογισμικού

Λειτουργικά Συστήματα. Εισαγωγή

*Ένας υπολογιστής είναι στην πραγματικότητα ένα σύστημα πολλών μερών που συνεργάζονται μεταξύ τους.

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ HARDWARE ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Τελική Εξέταση, Απαντήσεις/Λύσεις

Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών

ΤΜΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ

Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών (ΤΛ4001)

i Στα σύγχρονα συστήματα η κύρια μνήμη δεν συνδέεται απευθείας με τον επεξεργαστή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΥΛΙΚΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας. Επανάληψη: Απόδοση ΚΜΕ. ΚΜΕ ενός κύκλου (single-cycle) Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών. Υπολογιστικό σύστημα

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Διάλεξη 9

3. Προσωπικός Ηλεκτρονικός Υπολογιστής (Personal Computer - PC)

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών. Γιάννος Σαζεϊδης

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

ΗΥ 232. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 1. Εισαγωγή στο μάθημα. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L. Hennessy. Chapter 5. Ο επεξεργαστής: διαδρομή δεδομένων και μονάδα ελέγχου

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Εισαγωγή

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2

Κεφάλαιο 5. Στόχοι Κεφαλάιου. Η αρχιτεκτονική von Neumann. Nell Dale John Lewis. Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ/CPU)

Οργάνωση Υπολογιστών ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Εργαστήριο 10: Επίδοση Επεξεργαστών, CPI. Μανόλης Γ.Η. Κατεβαίνης

MULTIPLE CHOICE REVISION: ΜΑΘΗΜΑ 1-2

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Δομή Ηλεκτρονικού υπολογιστή

i Όλες οι σύγχρονες ΚΜΕ είναι πολυπλοκότερες!

Κεφάλαιο Το υπολογιστικό σύστημα Η εξέλιξη του ανθρώπου πραγματοποιήθηκε χάρη στην ικανότητά στον χειρισμό εργαλείων.

4/10/2008. Εισαγωγή στη σχεδίαση συστημάτων VLSI. Περιεχόμενα μαθήματος. Γιώργος Δημητρακόπουλος. Βιβλιογραφία. Ψηφιακά συστήματα.

Ζητήµατα Απόδοσης. Ιεραρχία Μνήµης. Αναγκαιότητα για Ιεραρχία Μνήµης. Processor-DRAM Gap (latency) Ε-85: Ειδικά Θέµατα Λογισµικού

Βασίλειος Κοντογιάννης ΠΕ19

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Α ΤΑΞΗ

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Συστήματα VLSI. Εισαγωγή. Γιώργος Δημητρακόπουλος. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης. Άνοιξη 2014

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems)

Υλικό Υπολογιστών (Hardware) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και Πληροφορική

Το εσωτερικό ενός PC. Τεχνολογία Η/Υ & Πληροφοριών - 05 Κεντρική μονάδα Χουρδάκης Μανόλης

1. Οργάνωση της CPU 2. Εκτέλεση εντολών 3. Παραλληλία στο επίπεδο των εντολών 4. Γραμμές διοχέτευσης 5. Παραλληλία στο επίπεδο των επεξεργαστών

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2

ΗΥ 232. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 1. Εισαγωγή στο μάθημα. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Κεφάλαιο 1.6: Συσκευές αποθήκευσης

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ (ΜΝΗΜΗ)

Στοιχεία αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστή

Φόρμα Σχεδιασμού Διάλεξης (ημ/α:15/10/07, έκδοση:0.1 ) 1. Κωδικός Μαθήματος : 2. Α/Α Διάλεξης : 1 1. Τίτλος : 1. Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Αποθήκευση εδομένων. ομή ενός Σ Β. Εισαγωγή Το «εσωτερικό» ενός ΜΕΡΟΣ Β : Η (εσωτερική) αρχιτεκτονική ενός Σ Β είναι σε επίπεδα

Εισαγωγή στους Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 1 ο

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Επεξεργαστής Υλοποίηση ενός κύκλου μηχανής

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ. «Φέτα» ημιαγωγών (wafer) από τη διαδικασία παραγωγής ΚΜΕ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Transcript:

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός Διδάσκων Γιάννος Σαζεϊδης Βοηθός: Πέτρος Παναγή Κεφ. 1: Computer Abstractions and Technology Βιβλίο: Computer Organization and Design 1

Τι θα μάθετε σε αυτό το μάθημα: Πώς HLL (High Level Language) προγράμματα μεταφράζονται σε γλώσσα μηχανής και πώς το υλικό εκτελεί προγράμματα Διασύνδεση μεταξύ λογισμικού και υλικού Τι επηρεάζει την επίδοση ενός προγράμματος Πως μπορούμε να βελτιώσουμε την επίδοση του υλικού (ΕΠΛ370, ΕΠΛ372) Προγραμματισμός σε συμβολικό επίπεδο Σχεδιασμός σε ΗDL απλού επεξεργαστή 2

Υπολογιστής: Αφαιρετικότητα, Τεχνολογία και απόδοση 3

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών: Η αφηρημένη δομή ενός Η/Υ, που πρέπει να γνωρίζει ένας προγραμματιστής για να προγραμματίσει στη γλώσσα μηχανής (The abstract structure of a computer that a machine language programmer needs to know to write programs (Instruction Set Architecture ISA) Σύνολο Εντολών Οργάνωση Υπολογιστών: Η Υλοποίηση σε υλικό/λογισμικό της αφηρημένης δομής. (The Hardware/software implementation of the abstract structure.) Σύστημα Μνήμης (Memory system) Δίαυλος (Bus structure) Σχεδιασμός/Υλοποίηση της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας (ΚΜΕ) (Internal CPU/Processor design) Μονάδες Εισόδου/Εξόδου (Ι/Ο) 4

Αφαιρετικότητα (abstraction) υπολογιστικών συστημάτων Το υλικό και το λογισμικό αποτελούνται από ιεραρχικά επίπεδα, όπου το χαμηλότερο επίπεδο κρύβει λεπτομέρειες του πιο πάνω επιπέδου. Έτσι προσφέρεται ένα πιο απλό μοντέλο στα ψηλότερα επίπεδα, αυτή η τεχνική ονομάζεται αφαιρετικότητα. Η αρχή της αφαιρετικότητας (abstraction) χρησιμοποιείται από τους σχεδιαστές του υλικού και λογισμικού για να μπορέσουν να ανταπεξέλθουν στη πολυπλοκότητα τους 5

Αφαιρετικότητα Λογισμικού C Συμβολική(ΜΙPS) Μηχανής (ΜΙPS) 6

SOURCE CODE ASSEMBLY CODE OBJECT CODE 7

Γλώσσα Ψηλού Επιπέδου Συμβολική Γλώσσα Γλώσσα Μηχανής Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών(ISA) Υλικό (Υπολογιστής) 8

Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών Instruction Set Architecture (ISA) Διασύνδεση μεταξύ υλικού και λογισμικού Επιτρέπει ποικίλες υλοποιήσεις του υλικού με διαφορετικό κόστος και απόδοση για την ίδια αρχιτεκτονική ομάδας εντολών (ISA) (αφαιρετικότητα) 80386, 80486, P1, P2, P3, P4,M,Core,Core2,i3/5/7 (διαφορετικές υλοποιήσεις της ίδιας αρχιτεκτονικής) Backward Compatible Όχι συμβατότητα στην εκτέλεση μεταξύ οικογενειών επεξεργαστών x86 binary can not run on ARM processor and ARM binary can not run on x86 processor 9

Βασική Οργάνωση Υλικού Υπολογιστή -Επεξεργαστής Computer Διάδρομος Δεδομένων Processor Memory Devices Μονάδα Ελέγχου - Μνήμη Control Input - Interface - Περιφερειακές Datapath Output - Μοναδες (Ι/Ο) - Νetwork connection 10

Tυπικός Επεξεργαστής (Floorplan) - Διάδρομος Δεδομένων (Datapath) -Moνάδα Ελέγχου (Control Unit) - Κρυφή Μνήμη (Caches) - Διασύνδεση (Interface) - Πολύ-πυρήνες - Γραφική Επεξεργασια 11

Κρυφή Μνήμη (Cache) Μνήμη 1st, 2 nd, 3rd level (Last Level Cache or LLC) Πρωτέυουσα ή Κυριώς Mνήμη (main memory) Δευτερέυουσα Μνήμη (secondary memory) Hard, SSD/Flash, Tape, DVD, CD - Ταξινομήσεις Μνήμης Διάρκεια Αποθήκευσης Μόνιμη (non-volatile): μνήμη μόνο ανάγνωσης (ROM), CD- ROM, hard disk (μνήμη ανάγνωσης και αποθήκευσης) Πρόσκαιρη (volatile): τυπικά RAM π.χ. cache, main memory (μνήμη ανάγνωσης και αποθήκευσης) Τεχνολογία: CMOS (ROM, RAM, SRAM, DRAM), Magnetic Disk (hard, floppy), Laser/Optical (CD-ROM), Solid State (SSD) 12

Oλοκληρωμένα Κυκλώματα - Η Εκπληκτική εξέλιξη στους υπολογιστές οφείλετε στις αλματώδεις και συνεχείς βελτιώσεις στην Τεχνολογία κατασκευής μνήμης και επεξεργαστών Αρχιτεκτονική και Οργάνωση Τεχνολογία μεταγλωτιστών Μέγεθος και ποικιλία αγοράς - Τεχνολογία κόστος/απόδοση SILICON και transistors Διαδικασία κατασκευής chip/dies Χωρητικότητα DRAΜ 13

Τεχνολογία Κατασκευής https://www.youtube.com/watch?v=acoyq4yzbty 14

Χωρητικότητα Eπεξεργαστών: ΔΙΠΛΑΣΙΑΜΟΣ των τρανζιστορς κάθε ~2 χρόνια (Moore s Law) 15

Εξέλιξη Τεχνολογίας Υλοποίησης 1947 1958-10 0 1971-10 3 2002-10 7 2005-10 9 16

Πρόοδος της Τεχνολογίας (PC) Οι υπολογιστές είναι πιο γρήγοροι 1971: 1 million instructions/sec 2016: 10 billion instructions/sec Έχουν πιο πολύ μνήμη 1971: 0.125 megabytes 2016: 16.0 gigabytes Κοστίζουν πιο λίγο 1971: $4,000,000 2016: $1,000 Speed/size/cost improvement factor:~100s billion 17

IC Sales Introduction 267 billion Integrated circuits expected to ship in 2016 (McClean Report) $203 billion sales (IC Insights) 36.7 Billion Memory/Flash Units 300 million pc/laptop processors (2015) 23 million server processors mostly Intel x86 (2015) 14 billion ARM based chips (2015)

Γεννεές/Χαρακτηριστικά Υπολογιστών Νέα τεχνολογία νέα γεννεά 1. vacuum tube, 2. transistor, 3. integrated cct, 4. vlsi (CMOS) Τρομερές αλλαγές στα χαρακτηριστικά επεξεργαστών/μνήμης στα τελευταία 40 χρόνια Προκλήσεις: μνήμη vs επεξεργαστής, Ισχύς Θερμότητα Αξιοπιστία 19

The Memory Wall Relative Performance CPU starves! Year 20

Cache Hierarchy (manage placement and replacement) 21

Power Wall 22

Επίδοση ενός Επεξεργαστή 1978-2012 23

Static and Dynamic Program int array_sum(int *a, int n){ sum = 0; for(i=0;i<n;i++) sum+=a[i]; return sum; } How many lines of C code? How many assembly operations if n=10. How many operations get executed? How many assembly instructions? 24 // $4 is a, $5 is n // $? is sum, $? is i blez $5,$L8 $L4: $L8: move $2,$0 move $3,$0 lw $6,0($4) addiu $3,$3,1 addu $2,$2,$6 addiu $4,$4,4 bne $3,$5,$L4 j $31 //return move $2,$0 j $31 // return

Τι επηρεάζει τις παραμέτρους απόδοσης Execution Time = I x CPI x Clock Cycle Time - I (instructions): αρχιτεκτονική και μεταγλωττιστής - CPI (Clock Cycles per Instruction): οργάνωση (χαρακτηριστικά προγράμματος/δεδομένων) - Clock Cycle Time: τεχνολογία Αλληλοεπιδράσεις μεταξύ Ι, CPI και Clock Cycle Time (συγκρουόμενοι στόχοι) Clock Cycles = Σ CPI i x Ι i για κάθε κατηγόρια εντολών i: μέσος όρος κύκλων ανά εντολή (CPI i ) και αριθμός εντολών (Ι i ) 25

Δύο υλοποιήσεις της ίδιας αρχιτεκτονικής για κάποιο πρόγραμμα Κύκλος Ρολογιού CPI A 1ns 2 B 2ns 1.2 Ποιά μηχανή έχει την καλύτερη απόδοση και πόσο καλύτερη είναι; 26

CPU Time A = ns CPU Time B = ns Aπόδοση Α = 1 / CPU Time A Aπόδοση B = 1 / CPU Time B Aπόδοση Α / Απόδοση Β = 27

Pipeline 28

Επιλογή Προγραμμάτων (Βenchmarks) για Αξιολόγηση Σχεδιαστές σήμερα χρησιμοποιούν πραγματικές εφαρμογές SPEC: Οοργανισμός με μέλη διάφορες εταιρείες www.spec.org Mέτρα: Execution Time Ratio Γεωμετρικός Μέσος (Geometric Mean) Spec Ratio Ποικιλία από benchmarks 29

SPEC: Γεωμετρικός Μέσος Γιά κάθε πρόγραμμα i υπολόγιζει το execution ratio ER i =(χρόνος αναφοράς σε συγκεκριμένη μηχανή/ Χρόνος μηχανής μέτρησης ) Συνόψισε τα Execution Ratio n προγραμμάτων με Γεωμετρικό Μέσο nn SpecRatio = Π ER i i=1 Γεωμετρικός Μέσος Και άλλοι μέσοι SPEC CPU2006: 29 integer και floating point εφαρμογές 30

31

Νόμος του Amdahl (Amdahl's Law) Speedup overall (S over ): Kαθολική επιτάχυνση Speedup Enhancement (S enh ): Ποσοστό επιτάχυνσης Fraction Enhancement (F enh ): Κλάσμα της διαδικασίας που έχει βελτιωθεί/επιταχυνθεί Speedup = overall Speedup = overall 1 - Fraction 1-F e 1 F S e e enhancement 1 Fraction Speedup enhancement enhancement 32

Παράδειγμα 1: F enh = 0.5 S enh =? S overall =3 Αδύνατο! Speedup = overall Speedup = overall 1 - Fraction 1 F 1-Fe S enhancement 33 e e 1 Fraction Speedup enhancement enhancement

Παράδειγμα 1: F enh = 0.3 S enh = 3 S overall =? Speedu p = overal l 1-0.3 1 0.3 3 125. 34

Κύρια σημεία Για επιτυχή ανάπτυξη του λογισμικού χρειάζεται πολύ καλή γνώση της οργάνωσης του υπολογιστή. Τα δεδομένα και οι εντολές αναπαριστούνται στο διάδικο σύστημα. Οι Η/Υ εκτελούν μόνο εντολές γλώσσας μηχανής. Τα πέντε μέρη του Η/Υ: είσοδος, έξοδος, μνήμη, διάδρομος δεδομένων και έλεγχος. Ιεραρχία υλικού και λογισμικού. Αρχιτεκτονική της ομάδας εντολών (Instruction set architecture). Υλοποίηση μιας αρχιτεκτονικής. Τα αποτελέσματα της διπλασιάσεις της χωρητικότητας της τεχνολογίας κατασκευής τσιπς cmos κάθε ενάμιση/δύο χρόνια. Πως μετρούμε και συγκρίνουμε την επίδοση 35

Πληροφορίες για το EΠΛ221 ιδάσκων: Γιάννος Σαζεϊδης Διαλέξεις: 4.30-6 Τρίτη και Παρασκευή, 4.30-6 Τετάρτη Βοηθος: Πετρος Παναγή www.cs.ucy.ac.cy/courses/epl221 Τι θα μάθετε/στόχοι: Τεχνολογία Υπολογιστών, Μεθοδολογία αξιολόγησης και σύγκρισης απόδοσης επεξεργαστών Προγραμματισμός σε συμβολικό επίπεδο Βασικές αρχές: pipelining και memory hierarchy Σχεδιασμός ενός απλού επεξεργαστή

Πληροφορίες για το EΠΛ221 Προαπαιτούμενα Digital Systems(ΕΠΛ121) and Programming Principles (ΕΠΛ131) Βιβλιογραφία: Computer Organization and Design, Henessy & Patterson 5th edition

Πληροφορίες για ΕΠΛ221 Εργαστήριο: εισαγωγή εργαλείων αξιολόγηση εργασιών Αξιολόγηση Εργασίες 20-25 % 4-5 ασκήσεις Τελική Εργασία (project) 10% Ενδιάμεση 20% Τελική 45-50%

Λευκωσία-Πάφος 150 χλμ 75 χλμ Λ/σια-Γερμασόγεια, μέση Ταχύτητα Υ χλμ/ωρα 60 χλμ Πολεμίδια-Πάφος, μέση Ταχύτητα Υ χλμ/ωρα 15 χλμ round-abouts, μεση ταχύτητα Ζ χλμ/ωρα Αν κάποιος οδηγά Υ = 100 και Ζ = 80 πόσο πιο γρήγορα θα είναι το ταξίδι εάν Υ=150 39

Άλλα Μέτρα Σύγκρισης: ΜΙPS & ΜFLOPS MIPS= Million Instructions Per Second MIPS = Eντολές / Χρόνος x 10 6 MIPS = Συχνότητα / CPI x 10 6 Προβλήματα με το MIPS δεν σχετίζεται με την αρχιτεκτονική ή οργάνωση (δεν μπορεί να συγκρίνεις διαφορετικές αρχιτεκτονικές ή οργανώσεις) δυνατόν να διαφέρει αντιστρόφως ανάλογα με την απόδοση MFLOPS= Million Floating Point Operations per Sec τα ίδια προβλήματα με MIPS, ίσως και χειρότερα διαφορετικές αρχιτεκτονικές/υλοποιήσεις δεν παρέχουν την ίδια υποστηρίξη για FP εντολές 40

Μέτρα Απόδοσης (Performance Measures) Ο χρόνος είναι το μέτρο της απόδοσης ενός Η/Υ. Ο Η/Υ που εκτελεί μια εργασία στο λιγότερο χρόνο είναι και ο πιο γρήγορος. (Time is the measure of computer performance: The computer that performs the same amount of work in the least time is the fastest.) Ωρολόγιο Τοίχου (Wall-clock time (response or elapsed time) Χρόνος Ανταπόκρισης (response time): ο χρόνος που πέρασε. Αλλά... λειτουργικό σύστημα Ε/Ε(Ι/Ο) συστήματα πολλαπλών χρηστών > time gcc foo.c -o foo real 2m39,00 user 1m30,70s sys 0m12,90s Μέτρα όπως η συχνότητα (χρόνος κύκλου μηχανής) δεν είναι πάντοτε ενδεικτικά της απόδοσης. (Measures like clock speed do not tell the whole story) Παράδειγμα: IBM Power5 1.5GHz & Intel P4 3.8GHz 41