1. Introducere

1Structura sistemelor de calcul (01-2)

1. Introducere

Indicatori de performanțăTimpul de execuțieTimpul UCPMIPSMFLOPS

Programe de evaluare a performanțelorLegea lui Amdahl

06.03.2017


Programe de evaluare a performanțelor

Programe de evaluare a performanțelorCompararea și sintetizarea performanțelorEvoluția programelor de evaluare a performanțelor SPEC CPU2006

06.03.2017



O măsură a performanței: timpul executării unui set reprezentativ de programe Acest timp poate fi:

Timpul total de execuțieMedia aritmetică sau geometrică a timpilor de execuție

Set de programe reale care sunt reprezentative pentru un anumit mediu programe de evaluare (“benchmark”)

06.03.2017




06.03.2017


Compararea și sintetizarea performanțelor (1)

Modul în care se poate sintetiza performanța unui grup de programe de evaluare Exemplu de situație în care nu se poate defini performanța relativă a două calculatoare A, B

06.03.2017

tE pe A (s) tE pe B (s)Program 1 1 10Program 2 1000 100Timp total 1001 110



Timpul total de execuție Metoda cea mai simplăCalculatorul B este de 1001/110 = 9,1 ori mai rapid decât A pentru programele 1 și 2

Media aritmetică a timpilor de execuție

tEi – timpul de execuție al programului i din totalul de n programe din set

06.03.2017

n

iEitn

MA1

1



Media aritmetică ponderată a timpilor de execuție

Utilizare: dacă numărul de execuții ale programelor dintr un set este diferit ‑Se asignează fiecărui program o pondere pi indică frecvența sa de execuție Alegerea ponderilor: pe un calculator de referință timpii de execuție ponderați ai fiecărui program să fie egali

06.03.2017



Normalizarea timpilor de execuție față de un calculator de referință

Se consideră media timpilor de execuție normalizațiDacă se utilizează media aritmetică a timpilor de execuție: rezultatul depinde de alegerea calculatorului de referință Exemplu de normalizare și utilizare a mediei aritmetice

06.03.2017



Timpii de execuție a două programe pe calculatoarele A și B, normalizați față de calculatorul A A este mai rapid față de B

06.03.2017

tE pe A (s)

tE pe B (s)

tE pe A normalizat

tE pe B normalizat

Program 1 1 10 1 10Program 2 1000 100 1 0,1Medie aritmetică 500,5 55 1 5,05Medie geometrică 31,6 31,6 1 1



Timpii de execuție normalizați față de calculatorul B B este mai rapid față de A

06.03.2017

tE pe A (s)

tE pe B (s)

tE pe A normalizat

tE pe B normalizat

Program 1 1 10 0,1 1Program 2 1000 100 10 1Medie aritmetică 500,5 55 5,05 1Medie geometrică 31,6 31,6 1 1



Media geometrică a timpilor de execuție

Este independentă de seria datelor utilizate pentru normalizareAre proprietatea:

06.03.2017

nn

iEitMG

1

i

i

i

i

YXMG

YMGXMG

)()(



Rezultatul este același indiferent de calculatorul de referință Avantajele mediei geometrice:

Este independentă de timpii de execuție ai programelor individuale Nu are importanță care calculator este utilizat pentru normalizare

Dezavantajul mediei geometrice:Nu anticipează performanțele

06.03.2017




06.03.2017


Evoluția programelor de evaluare a performanțelor (1)

Soluția preferabilă: utilizarea unui set de aplicații reale ca programe de evaluare Metricile MIPS și MFLOPS Programe artificiale sau sintetice de evaluare

Scopul: crearea unor programe în care frecvențele de execuție ale instrucțiunilor sunt aceleași cu cele dintr un set de ‑programe de evaluare

06.03.2017



Programul sintetic Whetstone Publicat de National Physical Laboratory (NPL), Marea BritanieBazat pe măsurătorile efectuate asupra aplicațiilor științifice și inginerești scrise în limbajul Algol 60 Numit după compilatorul Whetstone Algol de la NPLRescris ulterior în limbajele Fortran și PascalPune accent pe operațiile în VM

06.03.2017



Programul sintetic Dhrystone Creat pentru evaluarea programelor de sistem Bazat pe un set de măsurători ale frecvențelor de execuție ale instrucțiunilorNu pune accent pe operațiile în VMScris inițial în limbajul Ada Convertit ulterior în limbajul C

06.03.2017



Dezavantajele programelor sintetice Nu reflectă comportamentul programelor reale Optimizările executate de compilator sau prin hardware pot amplifica performanțele acestor programe

Exemplu: compilatoare care pot elimina 25% din codul programului Dhrystone

06.03.2017



Programe nucleu (kernel) de evaluare Fragmente de dimensiuni mici, dar solicitante, extrase din programe reale Elaborate pentru evaluarea calculatoarelor performante (supercalculatoare) Exemple: Livermore Loops și Linpack Utilizate în special pentru evaluarea performanțelor aplicațiilor științifice

06.03.2017



Formarea SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation), 1988

www.spec.orgCorporație non-profitElaborează și actualizează seturi standardizate de programe de evaluare bazate pe programe reale Seturile de programe conțin codul sursă și utilitare pentru generarea rapoartelor de performanță

06.03.2017

http://www.spec.org/



SPEC89Primul set de programe de evaluare (1989)Se calcula o singură metrică utilizând media geometrică a timpilor de execuție normalizați față de calculatorul VAX 11/780‑

SPEC92Au fost prevăzute metrici separate pentru calculele cu numere întregi (SPECINT) și a celor cu numere în VM (SPECFP)

06.03.2017



CPU95, CPU2000Versiunea curentă: CPU2006Următoarea versiune: CPUv6SPEC este format din trei grupuri

Open Systems Group (OSG): programe la nivel de componente și de sistemHigh Performance Group (HPG): programe pentru calcule de înaltă performanțăGraphics Performance Characterization Group (GPCG): programe pentru subsisteme grafice

06.03.2017




06.03.2017


SPEC CPU2006 (1)

A fost dezvoltat de grupul OSG Se măsoară performanța UCP, a sistemului de memorie și a generării codului de către compilator Timpul necesar executării funcțiilor sistemului de operare și a operațiilor de I/E este neglijabilEste compus din două colecții:

CINT2006: calcule cu numere întregiCFP2006: calcule cu numere în VM

06.03.2017


SPEC CPU2006 (2)

Două tipuri de măsurători Măsurarea vitezei de execuție

Raport SPEC: timpul în care se execută toate programele din set o singură dată SPECint2006 și SPECfp2006

Măsurarea rateiRata SPEC: exprimă numărul de aplicații care pot fi executate într un timp dat (24h)‑SPECint_rate2006 și SPECfp_rate2006

06.03.2017


SPEC CPU2006 (3)

Se calculează media geometrică a indicatorilorTimpii de execuție sunt raportați la un calculator de referință

Sun Microsystems Ultra 5/10, cu procesor SPARC Programele au fost rulate pe acest calculator pentru a stabili un timp de referință Pentru calculatorul de referință, valorile SPECint2006 și SPECfp2006 sunt 1

06.03.2017


SPEC CPU2006 (4)

Exemple de programe pentru numere întregi401.bzip2: bazat pe programul de compresie bzip2403.gcc: compilator C bazat pe gcc vers. 3.2445.gobmk: program pentru jocul Go458.sjeng: bazat pe programul de șah Sjeng462.libquantum: bibliotecă pentru simularea unui calculator cuantic471.omnetpp: simularea unei rețele Ethernet pe baza sistemului de simulare OMNeT++

06.03.2017


SPEC CPU2006 (5)

Exemple de programe pentru numere în VM435.gromacs: simulează ecuațiile Newtoniene ale deplasării particulelor444.namd: simulează sisteme biomoleculare453.povray: program de trasare a razelor459.GemsFDTD: rezolvă ecuațiile Maxwell 3D în domeniul timpului prin metoda FDTD481.wrf: bazat pe modelul WRF de predicție a vremii482.sphinx3: sistem de recunoaștere a vorbirii

06.03.2017

Structura sistemelor de calcul (01-2) 28

SPEC CPU2006 (6)

Producător Sistem Nuclee CINT2006

CFP2006

Dell Inc. PowerEdge T630 (Intel Xeon E5-2667 v4; 3,2 GHz) 16 68,5 121

Fujitsu PRIMERGY BX2580 M2 (Intel Xeon E5-2699 v4; 2,2 GHz) 44 71,5 118

ASUS Placă de bază A88X-PRO (AMD A8-8650 cu grafică Radeon R7) 4 30,0 35,2

ASUS Placă de bază Q170M-C (Intel Core i7-6700K) 4 70,7 94,8

NEC Corp. Express5800/T110h (Intel Core i3-6300) 2 65,9 90,2

06.03.2017


1. Introducere

Indicatori de performanțăTimpul de execuțieTimpul UCPMIPSMFLOPS

Programe de evaluare a performanțelorLegea lui Amdahl

06.03.2017


Legea lui Amdahl (1)

Indică creșterea performanței care se poate obține prin îmbunătățirea unei anumite părți a unui calculator Îmbunătățirea obținută prin utilizarea unui mod mai rapid de execuție este limitată de fracțiunea de timp în care este utilizat modul mai rapid Presupunem că se poate efectua o îmbunătățire a unui calculator

06.03.2017



Creșterea vitezei:

Pimb – performanța obținută utilizând îmbunătățirea Pneimb – performanța obținută fără utilizarea îmbunătățirii

sau:

06.03.2017

neimb

imb

PPv

imbE

neimbE

tt

v



Creșterea vitezei depinde de:Fracțiunea timpului de execuție al calculatorului original în care se poate utiliza îmbunătățirea: Fîmb 1Creșterea vitezei care s ar obține dacă s ar utiliza ‑ ‑numai noul mod de execuție: vîmb >1

Timpul de execuție utilizând calculatorul original în modul îmbunătățit: timpul în care se utilizează partea nemodificată + timpul în care se utilizează partea îmbunătățită

06.03.2017



Rezultă:

Creșterea totală a vitezei este:

06.03.2017

imbimb

initEimbinitEnouE F

vtFtt

1

imb

imbimbinitEnouE v

FFtt 1

imb

imbimb

nouE

initEtot

vFFt

tv

1

1


Legea lui Amdahl (5)Exemplul 1.4O eroare frecventă în aplicarea legii Amdahl este de a se confunda:

“Fracțiunea de timp în care se poate utiliza îmbunătățirea” cu “Fracțiunea de timp după utilizarea îmbunătățirii”

Legea este o indicație a modului în care trebuie să se distribuie resurseleExemplul 1.5

06.03.2017


Rezumat (1)

Pentru a sintetiza performanța unui grup de programe de evaluare se pot utiliza diferite metrici

De obicei, se utilizează media geometrică a timpilor de execuție normalizați față de un calculator de referință

Programele artificiale (sintetice) de evaluare încearcă să emuleze comportamentul programelor reale

Exemple: Whetstone, Dhrystone

06.03.2017


Rezumat (2)

Programele nucleu (kernel) de evaluare se pot utiliza pentru evaluarea performanței supercalculatoarelor

Exemple: Livermoore Loops, LinpackSPEC CPU2006: pachet de programe pentru evaluarea performanței UCP, a memoriei și a generării codului de către compilator

Două colecții: CINT2006, CFP2006Măsurarea vitezei de execuție: raport SPECMăsurarea ratei: rata SPEC

06.03.2017


Rezumat (3)

Legea lui Amdahl indică creșterea vitezei care se poate obține dacă se îmbunătățește o parte a unui calculator

Factori de care depinde creșterea vitezei: fracțiunea de timp în care se poate utiliza îmbunătățirea; creșterea vitezei obținute dacă îmbunătățirea s-ar utiliza permanentPoate indica modul în care trebuie distribuite resursele pentru a îmbunătăți raportul cost/performanță

06.03.2017


Noțiuni, cunoștințe (1)

Metrici pentru sintetizarea performanței unui grup de programe de evaluareMedia aritmetică ponderată a timpilor de execuțieTimpi de execuție normalizați față de un calculator de referințăAvantaje și dezavantaje ale mediei geometrice a timpilor de execuțiePrograme artificiale (sintetice) de evaluare a performanțelor

06.03.2017


Noțiuni, cunoștințe (2)

Programe nucleu de evaluare a performanțelorSetul de programe de evaluare SPEC CPU2006Măsurători efectuate de setul de programe de evaluare SPEC CPU2006Raportul SPECRata SPECLegea lui AmdahlFactorii de care depinde creșterea vitezei în legea lui Amdahl

06.03.2017


Întrebări

1. Care sunt metricile pentru sintetizarea performanței unui grup de programe?

2. Ce sunt programele sintetice de evaluare?3. Ce sunt programele nucleu de evaluare?4. Pentru ce tipuri de măsurători se poate

utiliza setul de programe SPEC CPU2006?5. Enunțați legea lui Amdahl. Care sunt

factorii de care depinde creșterea vitezei?06.03.2017

Date post:	22-Mar-2016
Category:	Documents
Upload:	mura
View:	46 times
Download:	2 times

1. Introducere

Documents