KIẾN TRÚC MÁY TÍNH IT012 – TỔ CHỨC VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH II CHƯƠNG 10 HIỆU SUẤT MÁY TÍNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH 1 Nội dung Thời gian thực thi và Hiệu suất Clock CPI C[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH IT012 – TỔ CHỨC VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH II CHƯƠNG 10 HIỆU SUẤT MÁY TÍNH Nội dung Thời gian thực thi Hiệu suất Clock CPI Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất Câu hỏi Bài tập IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Nội dung Thời gian thực thi Hiệu suất Clock CPI Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất Câu hỏi Bài tập IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Thời gian thực thi Hiệu suất (1/2) • Thời gian thực thi: Tổng thời gian để hồn thành tác vụ Truy cập ổ đĩa, nhớ, I/O, OS, v.v • Hiệu suất: Số lượng tác vụ hoàn thành đơn vị thời gian Hi ệu su ấ t = Th i gian th ự c thi IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Thời gian thực thi Hiệu suất (2/2) • Máy tính X có hiệu suất cao máy tính Y nghĩa gì? Hi ệ u suấ t X > Hi ệ u su ấ tY 1 > Th i gian th ự c thi X Th i gian th ự c thi Y Th i gian th ự c thi X > Th i gian th ự c thi Y IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Quiz • Máy tính A cần 10s để hồn thành chương trình P Máy tính B cần 15s để hồn thành chương trình P Máy tính có hiệu suất cao hơn? Nhanh lần? IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Nội dung Thời gian thực thi Hiệu suất Clock CPI Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất Câu hỏi Bài tập IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Clock (1/3) • Máy tính cần clock để xác định thao tác thực phần cứng Khối tạo khoảng thời gian định thời cho máy tính làm việc gọi khối tạo clock • Hai khái niệm liên quan đến clock: Chu kỳ (Clock cycle) Tần số (Clock rate clock frequency) IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Clock (2/3) • Chu kỳ clock tần số clock IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Clock (3/3) • Thời gian thực thi = Tổng số chu kỳ clock * Chu kỳ clock Tăng hiệu suất cách giảm chu kỳ clock (tăng tần số clock) 10 IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Quiz • Máy tính A chạy tần số Ghz cần 10s để hoàn thành chương trình P Máy tính B cần 6s để hồn thành chương trình P tổng số chu kỳ cần để hồn thành chương trình P nhiều gấp 1.2 lần so với máy tính A Máy tính B chạy tần số bao nhiêu? 11 IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Nội dung 12 Thời gian thực thi Hiệu suất Clock CPI Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất Câu hỏi Bài tập IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II CPI (Clock cycle Per Instruction) (1/2) • Tổng số chu kỳ clock = Tổng số lệnh * CPI Thời gian thực thi = Tổng số lệnh * CPI * Chu kỳ clock Thời gian thực thi 13 IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Quiz • Máy tính A: Chu kỳ clock = 250ps, CPI = 2.0 • Máy tính B: Chu kỳ clock = 500ps, CPI = 1.2 • Cả máy tính có ISA Máy tính nhanh nhanh lần? 14 IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II CPI (Clock cycle Per Instruction) (2/2) • Mỗi tập lệnh có nhiều nhóm lệnh khác 15 IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Quiz • Có cách biên dịch chương trình cách sử dụng nhóm lệnh A, B, C bảng Cách biên dịch tạo tổng số lệnh nhỏ hơn? Cách biên dịch tạo chương trình chạy nhanh hơn? CPI bao nhiêu? 16 A B Nhóm lệnh CPI cho nhóm Số lệnh cho cách Số lệnh cho cách IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II C Nội dung 17 Thời gian thực thi Hiệu suất Clock CPI Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất Câu hỏi Bài tập IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất •Các thành phần hiệu suất: Thời gian thực thi Tổng số lệnh Tần số CPI Yếu tố phần cứng/phần mềm Thuật tốn Ngơn ngữ lập trình Trình biên dịch Kiến trúc tập lệnh 18 Tác động vào gì? Tổng số lệnh, CPI Tổng số lệnh, CPI Tổng số lệnh, CPI Tổng số lệnh, tần số, CPI IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Nội dung 19 Thời gian thực thi Hiệu suất Clock CPI Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất Câu hỏi Bài tập IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất • Giảm thời gian thực thi Tăng tần số clock (Bị giới hạn phần cứng) Pipeline: Thực thi đồng thời nhiều lệnh cách chia chu thi lệnh thành stage Tại thời điểm, lệnh thực thi stage Tiên đoán: Dự đốn việc nhảy (các lệnh nhảy) có xảy hay khơng Multicore: Thực thi đồng thời nhiều chương trình cách tăng số lượng xử lý Multithread: Thực thi đồng thời nhiều tác vụ cách tăng số lượng đơn vị xử lý Phân cấp nhớ: Sử dụng nhớ nhanh cho việc thao tác với liệu, sử dụng nhớ chậm cho việc lưu trữ liệu, … 20 IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II ... Y IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Quiz • Máy tính A cần 10s để hồn thành chương trình P Máy tính B cần 15s để hồn thành chương trình P ? ?Máy tính có hiệu suất cao hơn? Nhanh lần? IT012. .. 13 IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Quiz • Máy tính A: Chu kỳ clock = 250ps, CPI = 2.0 • Máy tính B: Chu kỳ clock = 500ps, CPI = 1.2 • Cả máy tính có ISA Máy tính nhanh nhanh lần? 14 IT012. .. Cấu trúc Máy tính II Nội dung Thời gian thực thi Hiệu suất Clock CPI Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất Các kỹ thuật nâng cao hiệu suất Câu hỏi Bài tập IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính II Clock