Meranie výkonu počítačov - História úprav

Balogh na 08:11, 20. december 2017

2017-12-20T08:11:33Z

← Staršia verzia		Verzia z 08:11, 20. december 2017
Riadok 171:		Riadok 171:
	operations is not consistent across machines.		operations is not consistent across machines.

			== Nástroje na meranie výkonu ==

			* [https://www.cpuid.com/softwares.html CPU-Z] -- program pre Windows a Android na identifikáciu procesora a jeho parametrov
			* Utilitky na meranie rozličných parametrov http://www.roylongbottom.org.uk/

	[[Category:Základy počítačov]]		[[Category:Základy počítačov]]

Balogh: /* MIPS: Million instructions per second */

2017-12-17T10:36:00Z

MIPS: Million instructions per second

← Staršia verzia		Verzia z 10:36, 17. december 2017
Riadok 52:		Riadok 52:
	\text{CPI} = \frac{5 \times 40 + 7 \times 25 + 4 \times 25 + 10 \times 7 + 17 \times 3}{100} = 5,96		\text{CPI} = \frac{5 \times 40 + 7 \times 25 + 4 \times 25 + 10 \times 7 + 17 \times 3}{100} = 5,96
	</math>		</math>

			<BR>
			<BR>
			<BR>

	== MIPS: Million instructions per second ==		== MIPS: Million instructions per second ==
Riadok 59:		Riadok 63:
	Instruction count		Instruction count
	MIPS = -------------------- (1)		MIPS = -------------------- (1)
	Execution time × 10^6		Execution time × 10<sup>6</sup>

	Keďže		Keďže
Riadok 70:		Riadok 74:
	Clock rate		Clock rate
	MIPS = ----------------- (3)		MIPS = ----------------- (3)
	CPI × 10^6		CPI × 10<sup>6</sup>

	Since MIPS is a rate of operations per unit time, CPU performance can be specified		Since MIPS is a rate of operations per unit time, CPU performance can be specified
Riadok 147:		Riadok 151:


	CPU ~~timeoptimized~~ = (:785 £ Instruction ~~countunoptimized~~) £ 1:73 £ (20 ~~£ 10¡9~~)		CPU time = (0,785 × Instruction count) × 1,73 × (20 × 10<sup>-9</sup>) = 27,2×10<sup>-9</sup> × Instruction count
	= 27~~:2 £ 10¡9 £~~ Instruction ~~countunoptimized~~
			Ako vidíme, optimalizovaný program je rýchlejší (o 13%) ale jeho hodnotene kritériom MIPS je horšie.
			Týmto príkladom sme chceli ukázať, že samotné MIPS nám nedá správnu odpoveď, ak nezoberieme do úvahy aj ďalšie faktory.

	== MFLOPS: Million FLoat Operations per second ==		== MFLOPS: Million FLoat Operations per second ==

Balogh: /* MIPS: Million instructions per second */

2017-12-17T10:31:36Z

MIPS: Million instructions per second

← Staršia verzia		Verzia z 10:31, 17. december 2017
Riadok 58:		Riadok 58:
	Parameter sa počíta pre konkrétny program a je daný vzťahom		Parameter sa počíta pre konkrétny program a je daný vzťahom
	Instruction count		Instruction count
	MIPS = -------------------- (1)		MIPS = -------------------- (1)
	Execution time × 10^6		Execution time × 10^6

	Keďže		Keďže
	Instruction count × CPI		Instruction count × CPI
	Execution time = ---------------------------- (2)		Execution time = ---------------------------- (2)
	Clock rate		Clock rate

Riadok 69:		Riadok 69:

	Clock rate		Clock rate
	MIPS = -----------------~~------------~~ (3)		MIPS = ----------------- (3)
	CPI × 10^6		CPI × 10^6

Riadok 107:		Riadok 107:
	\|}		\|}

	'''Príklad:'''		'''Príklad 2:'''

	Predpokladajme, že chceme porovnať výkon počítača pre náš program, ktorého inštrukcie sú zastúpené v programe tak, ako je uvedené v tabuľke vedľa.		Predpokladajme, že chceme porovnať výkon počítača pre náš program, ktorého inštrukcie sú zastúpené v programe tak, ako je uvedené v tabuľke vedľa.
Riadok 124:		Riadok 124:
	1,57 × 10<sup>6</sup>		1,57 × 10<sup>6</sup>

	~~The performance of the unoptimized code~~, ~~in terms of execution time, is given by:~~		Ak za výkon budeme považovať dobu behu takéhoto programu, tak potom
	CPU ~~timeunoptimized~~ = Instruction ~~countunoptimized £~~ 1:57 £ (20 ~~£ 10¡9~~)
	= 31~~:4 £ 10¡9 £~~ Instruction ~~countunoptimized~~		CPU time = Instruction count × 1,57 × (20 × 10<sup>-9</sup>) = 31,4×10<sup>-9</sup> × Instruction count
	~~For the optimized code,~~
	~~CPIoptimized =~~		Pre náš vylepšený program s nižším počtom aritmetických inštrukcií výpočet zopakujeme:
	:43
	2 £ 1 + :21 £ 2 + :12 £ 2 + :24 £ 2		(0,43 : 2) × 1 + + 0,21 × 2 + 0,12 × 2 + 0,24 × 2
	1 ¡ :43		CPI = ------------------------------------------------------ = 1,73
	2		1 - (0,43 : 2)
	= 1:73
			keďže sme o polovicu znížili počet aritmetických inštrukcií (.43/2) tak musíme znížený počet zohľadniť aj v menovateli.


			Potom teda


			50 × 10<sup>6</sup> Hz
			MIPS = ---------------- = 28,90
			1,73 × 10<sup>6</sup>

			A doba behu upraveného programu je


			CPU timeoptimized = (:785 £ Instruction countunoptimized) £ 1:73 £ (20 £ 10¡9)
			= 27:2 £ 10¡9 £ Instruction countunoptimized

	== MFLOPS: Million FLoat Operations per second ==		== MFLOPS: Million FLoat Operations per second ==

Balogh: /* Príklad 1 */

2017-12-17T10:22:24Z

Príklad 1

← Staršia verzia		Verzia z 10:22, 17. december 2017
Riadok 29:		Riadok 29:
	kde <math>IC_i</math> udáva, koľko inštrukcií daného typu <math>i</math> sa v programe nachádza, <math>CC_i</math> je počet hodinových cyklov potrebných na daný typ inštrukcie a <math>IC=\Sigma_i(IC_i)</math> je celkový počet inštrukcií. Spočítavame všetky typy inštrukcií v testovacom programe.		kde <math>IC_i</math> udáva, koľko inštrukcií daného typu <math>i</math> sa v programe nachádza, <math>CC_i</math> je počet hodinových cyklov potrebných na daný typ inštrukcie a <math>IC=\Sigma_i(IC_i)</math> je celkový počet inštrukcií. Spočítavame všetky typy inštrukcií v testovacom programe.

	~~===~~Príklad 1~~===~~		'''Príklad 1'''

	Pre testovací program procesora 8080 sme pomocou [http://www.pastraiser.com/cpu/i8080/i8080_opcodes.html tabuľky inštrukcií] rozdelili inštruckie do nasledovných 5 typov, ktoré majú rozličný počet strojových cyklov:		Pre testovací program procesora 8080 sme pomocou [http://www.pastraiser.com/cpu/i8080/i8080_opcodes.html tabuľky inštrukcií] rozdelili inštruckie do nasledovných 5 typov, ktoré majú rozličný počet strojových cyklov:

Balogh: /* Príklad 1 */

2017-12-17T10:19:47Z

Príklad 1

← Staršia verzia		Verzia z 10:19, 17. december 2017
Riadok 50:		Riadok 50:

	<math>		<math>
	\text{CPI} = \frac{5 \times 40 + 7 \times 25 + 4 \times 25 + 10 \times 7 + 17 \times 3}{100} = ~~4.4~~		\text{CPI} = \frac{5 \times 40 + 7 \times 25 + 4 \times 25 + 10 \times 7 + 17 \times 3}{100} = 5,96
	</math>		</math>

Balogh: /* Príklad 1 */

2017-12-17T10:19:02Z

Príklad 1

← Staršia verzia		Verzia z 10:19, 17. december 2017
Riadok 33:		Riadok 33:
	Pre testovací program procesora 8080 sme pomocou [http://www.pastraiser.com/cpu/i8080/i8080_opcodes.html tabuľky inštrukcií] rozdelili inštruckie do nasledovných 5 typov, ktoré majú rozličný počet strojových cyklov:		Pre testovací program procesora 8080 sme pomocou [http://www.pastraiser.com/cpu/i8080/i8080_opcodes.html tabuľky inštrukcií] rozdelili inštruckie do nasledovných 5 typov, ktoré majú rozličný počet strojových cyklov:

	* ~~Load~~ (5 ~~cycles~~)		* Registrové presuny, napr. MOV A,B (5 cyklov)
	* ~~Store~~ (~~4 cycles~~)		* Presuny do a z pamäte, napr. MOV M, A (7 cyklov)
	* ~~[[MIPS architecture#MIPS assembly language\|R-type]]~~ (4 ~~cycles~~)		* Aritmetické inštrukcie, napr. ADD B (4 cykly)
	* ~~[[MIPS architecture#MIPS assembly language\|Branch]]~~ (~~3 cycles~~)		* Podmienené a nepodmienené skoky, napr. JUMP 0000 (10 cyklov)
	* ~~[[MIPS architecture#MIPS assembly language\|Jump]]~~ (~~3 cycles~~)		* Volania podprogrampv, napr. CALL 01C00 (17 cyklov)

	Ak sa v našom testovacom programe nachádza:		Ak sa v našom testovacom programe nachádza:

	* 50% ~~load instructions~~		* 40% registrových presunov
	* 15% ~~R-type instructions~~		* 25% presunov z a do pamäti
	* 25% ~~store instructions~~		* 25% aritmetických inštrukcií
	* 8% ~~branch instructions~~		* 7% skokov a vetvení
	* 2% ~~jump instructions~~		* 3% volaní podprogramov

	potom jeho CPI bude		potom jeho CPI bude

	<math>		<math>
	\text{CPI} = \frac{5 \times 50 + 4 \times 15 + 4 \times 25 + 3 \times 8 + 3 \times 2}{100} = 4.4		\text{CPI} = \frac{5 \times 40 + 7 \times 25 + 4 \times 25 + 10 \times 7 + 17 \times 3}{100} = 4.4
	</math>		</math>

Balogh: /* Príklad 1 */

2017-12-17T10:12:53Z

Príklad 1

← Staršia verzia		Verzia z 10:12, 17. december 2017
Riadok 31:		Riadok 31:
	===Príklad 1===		===Príklad 1===

	Pre testovací program procesora 8080 sme pomocou tabuľky inštrukcií rozdelili inštruckie do nasledovných 5 typov, ktoré majú rozličný počet strojových cyklov:		Pre testovací program procesora 8080 sme pomocou [http://www.pastraiser.com/cpu/i8080/i8080_opcodes.html tabuľky inštrukcií] rozdelili inštruckie do nasledovných 5 typov, ktoré majú rozličný počet strojových cyklov:

	* Load (5 cycles)		* Load (5 cycles)

Balogh: /* CPI: Cycles per instruction */

2017-12-17T10:11:29Z

CPI: Cycles per instruction

← Staršia verzia		Verzia z 10:11, 17. december 2017
Riadok 21:		Riadok 21:
	== CPI: Cycles per instruction ==		== CPI: Cycles per instruction ==

	Z dôvodov uvedených vyššie sa používa ako presnejší výkonový parameter CPI - skratka z Cycles Per Instruction, t. j. koľko hodinových cyklov trvá jedna inštrukcia. Keďže to však nie je jediné číslo (ako vieme, rozličné inštrukcie trvajú rozličný počet cyklov), udáva sa táto hodnota ako priemer. Je dôležité vedieť, z akých inštrukcií sa tento priemer počítal - nie je dobrý nápad zobrať všetky inštruckie ktoré procesor má a spočítať priemer. Oveľa presnejšie by bolo spočítať, koľko cyklov trvá váš konkrétny prorgam. To však nie je vždy možné, preto sa používa typický mix, ktorý zahŕňa viac bežných inštruckií a menej tých exotických, ktoré sa používajú len zriedka. Tento ''instruction mix'' potom slúži ako základ pre výpočet. Pretože CPI sa počíta ako priemerná hodnota, nemalo by vás prekvapiť, že to nie je celé číslo.		Z dôvodov uvedených vyššie sa používa ako presnejší výkonový parameter CPI - skratka z Cycles Per Instruction, t. j. koľko hodinových cyklov trvá jedna inštrukcia. Keďže to však nie je jediné číslo (ako vieme, rozličné inštrukcie trvajú rozličný počet cyklov), udáva sa táto hodnota ako priemer. Je dôležité vedieť, z akých inštrukcií sa tento priemer počítal - nie je dobrý nápad zobrať všetky inštruckie ktoré procesor má a spočítať priemer. Oveľa presnejšie by bolo spočítať, koľko cyklov trvá váš konkrétny prorgam. To však nie je vždy možné, preto sa používa typický mix, ktorý zahŕňa viac bežných inštruckií a menej tých exotických, ktoré sa používajú len zriedka. Tento ''instruction mix'' potom slúži ako základ pre výpočet. Pretože CPI sa počíta ako priemerná hodnota, nemalo by vás prekvapiť, že to nie je celé číslo. Všeobecný vzťah pre výpočet je


	<math>		<math>
Riadok 28:		Riadok 27:
	</math>		</math>

	~~Where~~ <math>IC_i</math> ~~is the number of instructions for a given instruction type~~ <math>i</math>, <math>CC_i</math> ~~is the clock-cycles for that instruction type and~~ <math>IC=\Sigma_i(IC_i)</math> ~~is the total instruction count~~. ~~The summation sums over all instruction types for a given benchmarking process~~.		kde <math>IC_i</math> udáva, koľko inštrukcií daného typu <math>i</math> sa v programe nachádza, <math>CC_i</math> je počet hodinových cyklov potrebných na daný typ inštrukcie a <math>IC=\Sigma_i(IC_i)</math> je celkový počet inštrukcií. Spočítavame všetky typy inštrukcií v testovacom programe.

	===~~Example~~ 1===		===Príklad 1===

	~~For the multi-cycle [[MIPS architecture\|MIPS]]~~, ~~there are five types of instructions~~:		Pre testovací program procesora 8080 sme pomocou tabuľky inštrukcií rozdelili inštruckie do nasledovných 5 typov, ktoré majú rozličný počet strojových cyklov:

	* Load (5 cycles)		* Load (5 cycles)
Riadok 40:		Riadok 39:
	* [[MIPS architecture#MIPS assembly language\|Jump]] (3 cycles)		* [[MIPS architecture#MIPS assembly language\|Jump]] (3 cycles)

	~~If a program has~~:		Ak sa v našom testovacom programe nachádza:

	* 50% load instructions		* 50% load instructions
Riadok 48:		Riadok 47:
	* 2% jump instructions		* 2% jump instructions

	~~then, the~~ CPI ~~is:~~		potom jeho CPI bude

	<math>		<math>

Balogh: /* Clock rate - Hodinová frekvencia */

2017-12-17T10:06:32Z

Clock rate - Hodinová frekvencia

← Staršia verzia		Verzia z 10:06, 17. december 2017
Riadok 3:		Riadok 3:

	== Clock rate - Hodinová frekvencia ==		== Clock rate - Hodinová frekvencia ==
	Najčastejšie používaný parameter. Uvádza sa v MHz, resp. GHz. Príklad:		Najčastejšie používaný parameter. Uvádza sa v MHz, resp. GHz. Príklad maximálnej frekvencie v datasheete k procesoru je na obrázku vpravo.

	<P>		<P>
	[[Súbor:processorFrequency.png\|thumb\|500px\|Maximálna frekvencia pre procesor ATmega328P. Datasheet.]]		[[Súbor:processorFrequency.png\|thumb\|500px\|Maximálna frekvencia pre procesor ATmega328P. Datasheet.]]



	Je to základná taktovacia frekvencia, ktorá určuje časovanie všetkých činností procesora. Používa sa aj prevrátená hodnota, doba taktu.		Je to základná taktovacia frekvencia, ktorá určuje časovanie všetkých činností procesora. Používa sa aj prevrátená hodnota, doba taktu.
Riadok 14:		Riadok 12:
	<math>T = \frac{1}{f}</math> [s; Hz]		<math>T = \frac{1}{f}</math> [s; Hz]

	Napríklad pre ~~vyššie~~ uvedený procesor ATmega328P je		Napríklad pre na obrázku uvedený procesor ATmega328P je

	<math> T = \frac{1}{16.10^6} = 62,5 [ns]</math>		<math> T = \frac{1}{16.10^6} = 62,5 [ns]</math>

Balogh: /* CPI: Cycles per instruction */

2017-12-17T10:04:52Z

CPI: Cycles per instruction

@@ Riadok 23: / Riadok 23: @@
 == CPI: Cycles per instruction ==
 Z dôvodov uvedených vyššie sa používa ako presnejší výkonový parameter CPI - skratka z Cycles Per Instruction, t. j. koľko hodinových cyklov trvá jedna inštrukcia. Keďže to však nie je jediné číslo (ako vieme, rozličné inštrukcie trvajú rozličný počet cyklov), udáva sa táto hodnota ako priemer. Je dôležité vedieť, z akých inštrukcií sa tento priemer počítal - nie je dobrý nápad zobrať všetky inštruckie ktoré procesor má a spočítať priemer. Oveľa presnejšie by bolo spočítať, koľko cyklov trvá váš konkrétny prorgam. To však nie je vždy možné, preto sa používa typický mix, ktorý zahŕňa viac bežných inštruckií a menej tých exotických, ktoré sa používajú len zriedka. Tento ''instruction mix'' potom slúži ako základ pre výpočet. Pretože CPI sa počíta ako priemerná hodnota, nemalo by vás prekvapiť, že to nie je celé číslo.
 == MIPS: Million instructions per second ==