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)

Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές Δ Εξάμηνο

Chapter 4 ( ή 1 στο βιβλίο σας)

Chapter 4 (1) Αξιολόγηση και κατανόηση της απόδοσης

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

Εισαγωγή Συμβόλαιο Μαθήματος

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

Εισαγωγή στην Δομή, Οργάνωση, Λειτουργία και Αξιολόγηση Υπολογιστών

Μηχανοτρονική. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης 7 ο Εξάμηνο,

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 5

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ HARDWARE ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 9

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

i Throughput: Ο ρυθμός ολοκλήρωσης έργου σε συγκεκριμένο χρόνο

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

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

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 9

ΜΑΘΗΜΑ 1- MULTIPLE CHOICE

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

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ I

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

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

Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Εισαγωγή στην πληροφορική

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

Αφηρημένες έννοιες και τεχνολογία υπολογιστών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΥΛΙΚΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

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

ΑρχιτεκτονικήΥπολογιστών. Ι (ένα) Δημήτρης Γκιζόπουλος. Καθηγητής

ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΔΙΚΤΥΩΝ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Διάλεξη 9

Κεφάλαιο 7 Ιεραρχία Μνήμης (Memory Hierarchy)

Τεχνολογίες Κύριας Μνήμης

i Όλες οι σύγχρονες ΚΜΕ είναι πολυπλοκότερες!

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

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

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι (ένα)

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

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

MULTIPLE CHOICE REVISION: ΜΑΘΗΜΑ 1-2

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

Χρονισμός και Απόδοση Υπολογιστικών Συστημάτων

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής

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

3. Προσωπικός Ηλεκτρονικός Υπολογιστής (Personal Computer - PC)

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές

Κεφάλαιο 3 Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικού Τμήματος (hardware) των Υπολογιστικών Συστημάτων ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

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

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems)

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

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

Κεφάλαιο 1.6: Συσκευές αποθήκευσης

ΤΜΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ

Απόδοση Υπολογιστικών Συστημάτων

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

Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών (ΤΛ4001)

Βασίλειος Κοντογιάννης ΠΕ19

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών

Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

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

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

Processor-Memory (DRAM) ιαφορά επίδοσης

Κεφάλαιο 1.5: Τα βασικά μέρη ενός υπολογιστή

Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών


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

Τηλ.: , Φαξ: Η-ταχυδροµείο: Ιστοσελίδα: Καλλιπόλεως 75, Τ.Θ , 1678 Λευκωσία, Κύπρος

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

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

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Με τον όρο μνήμη αναφερόμαστε στα μέσα που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή άλλη ψηφιακή

Θέματα Διαλέξεων. Αρχιτεκτονικές Υπολογιστικών Συστημάτων Δίκτυα Υπολογιστών Λειτουργικά Συστήματα Ενσωματωμένα Συστήματα και Εφαρμογές

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

1.4 Κατάταξη των υπολογιστών

Δομή Ηλεκτρονικού υπολογιστή

Κύρια & Περιφερειακή Μνήµη

Διαφορές single-processor αρχιτεκτονικών και SoCs

ΜΑΘΗΜΑ1 ΥΛΙΚΟ (HARDWARE)

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Εφαρµογές Πληροφορικής Υπολογιστών. Κεφάλαιο 3 Το υλικό του υπολογιστή

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Λειτουργικά Συστήματα. Εισαγωγή

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΛ 003: ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Το υλικό του υπολογιστή. Υλικό (hardware) είναι οτιδήποτε έχει μια υλικήφυσική υπόσταση σε ένα υπολογιστικό σύστημα.

Προγραμματισμός και Χρήση Ηλεκτρονικών Υπολογιστών - Βασικά Εργαλεία Λογισμικού

Εισαγωγή στον Προγραμματισμό Θεωρία 1 η Διάλεξη: Βασικές Έννοιες Αρχιτεκτονικής ΗΥ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Α ΤΑΞΗ

Transcript:

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός Εαρινό Εξάμηνο 2007 Καθ. ΠΕυριπίδου Βοηθός: Πέτρος Παναγή Καλωσόρισμα (συμβόλαιο) Κεφ. 1 και 4 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑ ΞΕΚΙΝΟΥΝ ΤΗΝ ΕΠΟΜΕΝΗ ΕΒΔΟΜ. 1 Τι θα μάθετε σε αυτό το μάθημα: Πώς HLL 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 (ΕΠΛ421) 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 implementation of the abstract structure.) Σύστημα Μνήμης (Memory system) Δίαυλος (Bus structure) Σχεδιασμός/Υλοποίηση της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας (ΚΜΕ) (Internal CPU design) Μονάδες Εισόδου/Εξόδου Το IBM System/360 ήταν η αρχή της μοντέρνας αρχιτεκτονικής. (The IBM System/360 was the real beginning of modern Computer Architecture.) 4

Αφαιρετικότητα (abstraction) 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. Ηαρχήτηςαφαρετικότητας (abstraction) χρησιμοποιήται απο τους σχεδιαστέςτουυλικούκαιλογισμικού γιαναμπορέσουννα αντεπεξέλθουν στη πολυπλοκότητα των υπολογιστικών συστημάτων. 5 Αφαιρετικότητα Λογισμικού C Συμβολική(ΜΙPS) Μηχανής (ΜΙPS) 6

Αφαιρετικότητα Λογισμικού SOURCE CODE C Συμβολική(ΜΙPS) ASSEMBLY CODE OBJECT CODE Μηχανής (ΜΙPS) 7 Γλώσσα Ψηλού Επιπέδου Συμβολική Γλώσσα Γλώσσα Μηχανής Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών(ISA) Υλικό (Υπολογιστής) 8

Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών 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 (διαφορετικές υλοποιήσεις της ίδιας αρχιτεκτονικής) Alpha 21064, 21164, 21264, 21364 Όχι συμβατότητα στην εκτέλεση μεταξύ οικογενειών επεξεργαστών 9 Βασική Οργάνωση Υλικού Υπολογιστή -Επεξεργαστής Computer Διάδρομος Δεδομένων Έλεγχοs Processor Memory Devices - 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) 11 Επεξεργαστής Core Duo 12

Κρυφή Μνήμη (Cache) 1st, 2nd level Μνήμη Πρωτέυουσα ή Κυριώς Mνήμη (main memory) Δευτερέυουσα Μνήμη (secondary memory) Hard, Floppy, CDs, Zips - 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) 13 Oλοκληρωμένα Κυκλώματα - Η Εκπληκτική εξέλιξη στους υπολογιστές οφείλετε στις αλματώδεις και συνεχείς βελτιώσεις στην Τεχνολογία κατασκευής μνήμης και επεξεργαστών Αρχιτεκτονική και Οργάνωση Τεχνολογία μεταγλωτιστών - Τεχνολογία κόστος/απόδοσης SILICON και transistors Διαδικασία κατασκευής chip/dies Χωρητικότητα DRAΜ 14

Τεχνολογία Κατασκευής 15 Χωρητικότητα Eπεξεργαστών Intel 16

Εξέλιξη Τεχνολογίας Υλοποίησης 1958-10 0 1971-10 3 2002-10 7 2005-10 9 17 2005: Πολυπυρήνες (dual-cores or multicores Power 5 dual core Itanium 2- Montecito dual core 1958-10 0 2002-10 6 2005-10 9 Cell 1 PE + 8 SPE cores AMD Opteron dual core P4 EE dual core 18

Πρόοδος της Τεχνολογίας (PC) Οι υπολογιστές είναι πιο γρήγοροι 1971: 1 million instructions/sec 2006: 10 billion instructions/sec Έχουν πιο πολύ μνήμη 1971: 0.125 megabytes 2006: 1024.0 megabytes Κοστίζουν πιο λίγο 1971: $4,000,000 2006: $1,000 Speed/size/cost improvement factor:~100s billion 19 Πρόοδος της Τεχνολογίας 20

Πρόοδος της Τεχνολογίας Have more disk storage (internal) 1971: 10 MB 2006: 500,000 MB (soon beyond 1 terabyte = 1000GB) Higher communication speeds Human speech: 30 bits/sec 1971 Modem 300 bits/sec 2001 Modem: 56,000 bits/sec T1 line: 1,544,000 bits/sec Internet 2: 1,000,000,000 bits/sec IMPROVEMENT: 50000 x Nortel: 1,000,000,000,000 bits/sec in 1 fiber (entire U.S. telephone traffic) 1971-2001 IMPROVEMENT: 3 BILLION x 21 Γεννεές/Χαρακτηριστικά Υπολογιστών Νέα τεχνολογία νέα γεννεά 1. vacuum tube, 2. transistor, 3. integrated cct, 4. vlsi (CMOS) Τρομερές αλλαγές στα χαρακτηριστικά επεξεργαστών στα τελευταία 20 χρόνια Άυξηση απόδοσης >50% ανα χρόνο Διπλασιασμός χωρητικότητας ανα 18/24 μήνες Προκλήσεις: ενέργεια, ισχύς και θερμότητα 22

Γενεά Ημερομ. Τεχνολογία Κύρια νέα προϊόντα 1 1950 1959 Λυχνίες Εμπορικός ηλεκτρονικός υπολογιστής 2 1960 1968 Κρυσταλλοτριόδοι Πιο φθηνοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές 3 1969 1977 Ολοκληρωμένα κυκλώματα Μικροϋπολογιστές 4 1978 1995 Μεγάλης και πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένα κυκλώματα 5 1996 2004 Μικροεπεξεργαστής; 6 2005 -? Πολυπυρήνες (multicore) Προσωπικοί υπολογιστές και σταθμοί εργασίας Προσωπικές, φορητές υπολογιστικές μηχανές και παράλληλοι επεξεργαστές; Ενσωματωμένοι 23 Χρόν Όνομα Μέγεθ (ft 2 ) Ισχύς (watts) Απόδοση (adds/sec) Μνή μη (KB) Κόστος $ 1951 Univac1 1000 124,500 1,900 48 1,000,000 1964 IBM 60 10,000 500,000 64 1,000,000 S360/ Mode50 1965 PDP 8 8 500 330,000 4 16,000 1976 Cray -1 58 60,000 166,000,000 32,768 4,000,000 1981 IBM PC 1 150 240,000 256 3,000 1991 HP900/ model 750 2 500 50,000,000 16,384 7,4000 2006 Dell PC (Intel Core Duo) 0.75 375 4,000,000,000 2MB (onchip) 1000

Επίσης συνέπεια της τεχνολογίας η διαφοροποίηση της αγοράς 25 Μέτρα Απόδοσης (Performance Measures) Ο χρόνος είναι το μέτρο της απόδοσης ενός Η/Υ. ΟΗ/Υ πουεκτελεί 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): οχρόνοςπουπέρασε. 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 26

Τι επηρεάζει τις παραμέτρους απόδοσης Time = I x CPI x Clock Cycle Time - I: αρχιτεκτονική και μεταγλωττιστής instrumentation, προσομοίωση, μετρητές υλικού - CPI: οργάνωση (χαρακτηριστικά προγράμματος/δεδομένων) προσομείωση, μετρητές υλικού - 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: μέσοςόροςκύκλωνανάεντολή (CPI i ) και αριθμός εντολών (Ι i ) 27 Δύο υλοποιήσεις της ίδιας αρχιτεκτονικής για κάποιο πρόγραμμα Κύκλος Ρολογιού CPI A 10ns 2 B 20ns 1.2 Ποιά μηχανή έχει την καλύτερη απόδοση και πόσο καλύτερη είναι; 28

CPU Time A = ns CPU Time B = ns Aπόδοση Α = 1 / CPU Time A Aπόδοση B = 1 / CPU Time B Aπόδοση Α / Απόδοση Β = 29 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 -TαίδιαπροβλήματαμεMIPS, ίσως και χειρότερα διαφορετικές αρχιτεκτονικές/υλοποιήσεις δεν παρέχουν την ίδια υποστηρίξη για FP εντολές 30

Επιλογή Προγραμμάτων (Βenchmarks) για Αξιολόγηση - Σχεδιαστές σήμερα χρησιμοποιούν πραγματικές εφαρμογές - Στο παρελθόν kernels, microbenches περιορισμένης εμβέλειας/χρήσεως βελτιστοποιήσεις -SPEC: Οοργανισμός με μέλη διάφορες εταιρείες www.spec.org -Mέτρα: Execution Time Ratio Γεωμετρικός Μέσος (Geometric Mean) Spec Ratio 31 SPEC: Γεωμετρικός Μέσος - Γιά κάθε πρόγραμμα i υπολόγιζει το execution ratio ER i =(χρονος σε 300 MHz UltraSun 5_10 / Χρονος μηχανη μετρησης )* 100 - Συνόψισε τα Execution Ratio n προγραμμάτων με Γεωμετρικό Μέσο n n SpecRatio= Π ER i i=1 - Γεωμετρικός Μέσος + ανεξάρτητο αναλογίας (Α/Β ήβ/α) δεν διατηρά σχέση με τον χρόνο εκτέλεσης (πόσο πιο γρήγορη είναι μια μηχανή) - SPEC CPU2000: 12 integer και 14 floating point εφαρμογές 32

Περιγραφή Συστημάτων 33 SPEC Ratio για 4 συστήματα 34

Παρατηρήσεις - Γρηγορότερο ρολόι δεν είναι αρκετό οεπεξεργαστής21164 με 533ΜΗz ρολόιέχειχαμηλότεροspec Ratio από τον 21264 με ρολόι 500ΜΗz - Γιατί; το CPI του 21264 είναι χαμηλότερο. Καλύτερη Οργάνωση Επεξεργαστή και Ιεραρχίας Mνήμης (κεφ. 5,6 και 7) 35 - Power = Energy / Time - Dynamic+Static Energy, Power, Temperature - Dynamic = C V 2 F, how to reduce dynamic power: - Frequency Scaling - Voltage scaling (F α V) - Static depends on technology - Power main limitation for mobile devices - if battery 70WH and power is 70W then 1hour of battery life - Example Metric for Power-Efficiency = 1 / (Energy. Delay) - Temperature problems when Power Density (Power/Area) is large 36

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 37