Medidas de Rendimiento y Ley de Amdahl.

1. Objetivos y enunciado.

Objetivos:

Afianzar los conocimientos sobre medidas de rendimiento de una arquitectura, saber calcularlas y saber aplicar la Ley de Amdahl.

Enunciado:

Medidas de rendimiento y Ley de Amdahl.

Se desea comparar el rendimiento de los sistemas VAX 11/780 e IBM RS/6000. Tras ejecutar algunos programas extraídos del benchmark SPECint95, se han obtenido los siguientes resultados:

Sistema

Frecuencia

MIPS

Tej medio

VAX 11/780

5 MHz

1MIPS

12 seg

IBM RS/6000

25 Mhz

18 MIPS

1 seg

Tabla 1: Resultados de tests con SPECint95

Responda a las siguientes cuestiones:

a) (3 puntos) Si tuviéramos qué decidirnos por uno de los 2 sistemas, ¿cuál de los dos sistemas elegirías? ¿por qué?

b) (3 puntos) Calcula el CPI medio para cada uno de los sistemas.

c) (4 puntos) Se desea mejorar la computadora IBM RS/6000. Al ejecutar el programa 4 del SPECint95 se obtuvo la siguiente distribución por tipo de instrucción:

Tipo de instrucciones

Frecuencia de Uso

Aritmético-Lógicas

61%

De load/store

15%

De salto

24%

Tabla 1. Frecuencias de Uso

Si utilizando un bajo coste se pudiera reducir el tiempo de ejecución de las instrucciones de salto a la mitad (de 2 ciclos a 1 ciclo de reloj), ¿cuál sería la mejora global o Speed-up del sistema?

d) Realiza la actividad del material interactivo titulado ¿Cómo seleccionar el computador adecuado? a la que puedes acceder desde el menú principal de la asignatura.

UA1 AC

AAI Versión: 1.0 Fecha: 20/04/2015

[3]

2. Ejercicio a).

a) (3 puntos) Si tuviéramos qué decidirnos por uno de los 2 sistemas, ¿cuál de los dos sistemas elegirías? ¿por qué?

Partiendo de que la única medida de rendimiento fiable es el tiempo de ejecución:

TCPU = N * CPI *t

TCPU = Tiempo que el procesador tarda en ejecutar un programa en segundos.

N = Recuento de instrucciones = instrucciones / programa.

CPI = Ciclos por instrucción.

t = periodo de reloj.

VAX 11/780

Frecuencia = F = 5 MHZ = 5 * 106 Hz

por tanto,

t = 1 / (5 * 106 Hz) = 1 / 5000000 => t = 0,00000002.

MIPS = F (MHz) / CPI => 1 = 5 / CPI => CPI = 5.

por tanto,

CPI = (Tej * F) / N => N = (Tej * F) / CPI => N = 12 * (5 *106) / 5

N = 60000000 / 5 => N = 1.200.000 instrucciones / programa

TCPU = N * CPI *t

TCPU = 1200000 * 5 * 0,00000002 => TCPU = 1,2sg.

IBM RS/6000

Frecuencia = F = 25 MHZ = 25 * 106 Hz

por tanto,

t = 1 / (25 * 106 Hz) = 1 / 25000000 => t = 0,00000004.

MIPS = F (MHz) / CPI => 18 = 25 / CPI => CPI = 1,39.

por tanto,

CPI = (Tej * F) / N => N = (Tej * F) / CPI => N = 1 * (25 *106) / 1,39

N = 25000000 / 1,39 => N = 17.985.612 instrucciones / programa

TCPU = N * CPI *t

TCPU =17.985.612 * 1,39 * 0,00000004 => TCPU = 1,0sg

UA1 AC

AAI Versión: 1.0 Fecha: 20/04/2015

[4]

Según estos cálculos, el IBM RS/6000 es el que menos tarda en ejecutar el mismo programa, por tanto, esta sería mi elección ya que es el que ofrece mejor rendimiento en tiempo de ejecución.

3. Ejercicio b).

b) (3 puntos) Calcula el CPI medio para cada uno de los sistemas.

VAX 11/780

MIPS = F (MHz) / CPI => 1 = 5 / CPI => CPI = 5.

IBM RS/6000

MIPS = F (MHz) / CPI => 18 = 25 / CPI => CPI = 1,39

4. Ejercicio c).

c) (4 puntos) Se desea mejorar la computadora IBM RS/6000. Al ejecutar el programa 4 del SPECint95 se obtuvo la siguiente distribución por tipo de instrucción:

Tipo de instrucciones Frecuencia de Uso

Aritmético-Lógicas

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