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MIPS

•Esta fue una de las primeras medidas de las prestaciones de un computador.

•Es la velocidad a la que una máquina ejecutaba instrucciones.

•Se calcula dividiendo el conjunto de instrucciones ejecutadas de un•Se calcula dividiendo el conjunto de instrucciones ejecutadas de un programa, entre el tiempo necesario para ejecutarlas y se suele expresar como millones de instrucciones por segundo (MIPS).

•No tiene en cuenta el hecho de que distintos sistemas necesitan distinto número de instrucciones para implementar un sistema dado.

Arquitectura de Computadoras M. en C. Jesús García Ruiz 2

CPI / IPCCPI / IPC

•Es el número de ciclos de reloj necesarios para ejecutar cada instrucción.

•Esto se conoce como ciclos por instrucción o CPI (cycles per instruction)

•Se obtiene dividiendo el número de ciclos de reloj necesarios para ejecutar l ú d d lun programa entre el número instrucciones ejecutadas del programa.

•Para los sistemas que pueden ejecutar más de una instrucción por ciclo, se suele utilizar el número de instrucciones ejecutadas por ciclo, o IPC sue e ut a e ú e o de st ucc o es ejecutadas po c c o, o C(instructions per cycle).

•Se obtiene dividiendo el número de instrucciones que se ejecutan durante l j ió d t l ú d i l d l j ila ejecución de un programa entre el número de ciclos de reloj necesarios para ejecutar un programa.

•Un valor grande de IPC suele indicar buenas prestaciones, mientras que


g p qvalores altos de CPI indican malas prestaciones.

Ejemplo 1 1:Ejemplo 1.1:

Sea un programa formado por un bucle de 100 instrucciones que seSea un programa formado por un bucle de 100 instrucciones que se ejecutan 42 veces. Si el programa tarda 16,000 ciclos en ejecutarse en un sistema dado, ¿Cuál es el CPI y el IPC de este programa?

Solución

•Tanto el CPI como el IPC, no contienen ninguna información sobre la velocidad de reloj o sobre cuantas instrucciones necesita el sistema para j prealizar una tarea.


PROGRAMAS DE PRUEBA (BENCHMARK SUITES)PROGRAMAS DE PRUEBA (BENCHMARK SUITES)

•Los conjuntos de programas de prueba son una tercera medida de las ll l lprestaciones de un computador. Se desarrollaron para suplir las

limitaciones de los MIPS y CPI/IPC

•Consiste en una serie de programas que se han pensado como modelo del Co s ste e u a se e de p og a as que se a pe sado co o ode o deconjunto de programas típico que se va a ejecutar en un sistema.

•Se basa en el tiempo que se tarda el sistema en ejecutar todos los d j tprogramas de ese conjunto.

•Uno de los conjuntos más conocido es el SPEC, producido por Standard Performance Evaluation Corporation. p

•Tiene dos principales ventajas: La primera es que sus resultados se basan en el tiempo de ejecución total, no en el tiempo de ejecución de una instrucción La segunda es que prorratean las prestaciones de un sistema a


instrucción. La segunda es que prorratean las prestaciones de un sistema a través de varios programas para generar una estimación de velocidad media.

Media Geométrica y Media AritméticaMedia Geométrica y Media Aritmética

•La ejecución de cada uno de estos programas modelo, se lleva a cabo en j p g ,cierto tiempo; sin embargo, el tiempo que se toma en cuenta es el promedio de todo este conjunto.

•Existen dos tipos de promedio a saber: media aritmética y media•Existen dos tipos de promedio, a saber: media aritmética y media geométrica.

•Muchos programas de prueba utilizan la media geométrica en lugar de la media aritmética para promediar los resultados de los programas del conjunto de prueba, por que con aquella un valor extremo aislado tiene menos impacto con la media geométrica de una serie que con la media aritméticaaritmética.


Ejemplo 1.2:

¿Cuál es la media aritmética y geométrica de los valores 4, 2, 4, 82?

Solución


MEDIADAS DE CAMBIO EN LA ARQUITECTURA DE UN COMPUTADOR

Incremento de Velocidad

‐Para describir como cambian las prestaciones de una computadora según las distintas mejoras que se le hayan hecho el arquitecto de computadoras utilizandistintas mejoras que se le hayan hecho, el arquitecto de computadoras utilizan el término de incremento de velocidad (Speedup).

‐ Este se define como el cociente entre los tiempos de ejecución, antes y después de hacer un cambio, así que:


Ley de Amdahl

‐El impacto de una mejora concreta en las prestaciones generales depende tanto cuanto mejoran las prestaciones a causa de ella como de cuanto se utilizatanto cuanto mejoran las prestaciones a causa de ella, como de cuanto se utiliza esa mejora

‐ Cuantitativamente, esta regla se conoce como la ley de Amdahl, que dice:


Ejemplo 1.3:

S i d d i h d l i liSupongamos que una arquitectura dada no tiene hardware para multiplicar, de forma que las multiplicaciones se tienen que hacer con sumas sucesivas (así lo hacían los microprocesadores antiguos). Si tarda 200 ciclos en realizar una multiplicación software y 4 ciclos en realizar una multiplicación p y phardware, ¿Cuál es el incremento de velocidad total del hardware al multiplicar si un programa emplea el 10 % de este tiempo haciendo multiplicaciones? ¿y de un programa que emplea el 40 % de este tiempo haciendo multiplicaciones?haciendo multiplicaciones?

Solución


Problema 1.10 (Media Geométrica frente a Media Lineal):

Dado el siguiente conjunto de puntuaciones de unos programas de prueba particulares de la sección de enteros SPEC2000, obtener las mediasparticulares de la sección de enteros SPEC2000, obtener las medias aritmética y geométrica de cada conjunto.

Programas de prueba Puntuación antes de la mejora Puntuación después de la mejora1.64.gzip 10 12g p175.vpr 14 16176.gcc 23 28181.mcf 36 40186.crafty 9 12197.parser 12 120252.eon 25 28

253.perlbmk 18 21254.gap 30 28

255.vortex 17 21256.bzip2 7 10

Solución

300.twolf 38 42


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