Kiến trúc máy tính chương 2 : vai trò của hiệu suất

Làm sao để có thể đo đạc, đánh giá hiệu suất (performance) và định ra được những yếu tố quyết định đến hiệu suất của 1 máy tính ? Lý do chính để khảo sát về hiệu suất là vì hiệu suất của phần cứng máy tính thường là yếu tố mấu chốt quyết định đến tính hiệu quả trong hoạt động của 1 một hệ thống bao gồm cả phần cứng máy tính thường là yếu tố mấu chốt quyết định đến tính hiệu quả trong hoạt động của 1 một hệ thống...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kiến trúc máy tính chương 2 : vai trò của hiệu suất Khoa KH & KT Máy tính Khoa Boä moân Kyõ thuaät Maùy tính Phaïm Töôøng Haûi ng Nguyeãn Quoác Tuaán Tài liệu tham khảo “Computer Organization and Design: the hardware/software interface”, John L. Hennessy & David A. Patterson, Second Edition, MORGAN KAUFMANN PUBLISHERS, INC. 1998 “Computer Architecture: a quantitative approach”, John L. Hennessy & David A. Patterson, Third Edition, MORGAN KAUFMANN PUBLISHERS, INC. 2002 Kiến trúc Máy tính - Chap 02 2 Chương 2. Kiến trúc Máy tính - Chap 02 3 2.1 Dẫn nhập Làm sao để có thể đo đạc, đánh giá hiệu suất (performance) và định ra được những yếu tố quyết định đến hiệu suất của 1 máy tính ? Lý do chính để khảo sát về hiệu suất là vì hiệu suất của phần cứng máy tính thường là yếu tố mấu chốt quyết định đến tính hiệu quả trong hoạt động của 1 một hệ thống bao gồm cả phần cứng lẫn phần mềm Hiệu suất luôn là một thuộc tính quan trọng trong việc lựa chọn, mua bán các máy tính được cả người bán lẫn người mua quan tâm ! Hiệu suất càng được các nhà thiết kế máy tính (trong đó có chúng ta ☺ !) quan tâm Kiến trúc Máy tính - Chap 02 4 … Việc đánh giá hiệu suất máy tính không hề đơn giản • Hiệu suất không chỉ có được do các cải tiến phần cứng mà cũng có thể nhờ vào các phần mềm thông minh hay cả hai • Tùy góc độ ứng dụng khác nhau, hiệu suất hoàn toàn có thể được đánh giá theo những phương cách, những chỉ số khác nhau Ở góc độ nhà thiết kế máy tính (phần cứng/phần mềm), chúng ta cần nắm rõ • Các vấn đề liên quan đến việc đánh giá hiệu suất máy tính • Hoạt động của các thành phần khác nhau (phần cứng/phần mềm) và ảnh hưởng của chúng đến hiệu suất • Trong mỗi ứng dụng cụ thể, xác định phương pháp đánh giá hiệu suất phù hợp Kiến trúc Máy tính - Chap 02 5 ... Định nghĩa về hiệu suất • Khi ta nói “máy tính này có hiệu suất cao hơn máy tính kia”, điều đó mang ý nghĩa gi ? • Chúng ta xem xét thí dụ sau đây Airplane Passenger capacity Cruising range (mile) Cruising speed (m.p.h) Boeing 777 375 4630 610 Boeing 747 470 4150 610 BAC/Sud Concorde 132 4000 1350 Douglas DC-8-50 146 8720 644 thử xác định máy bay có hiệu suất cao nhất trong trường hợp: Máy bay có tốc độ cao nhất ? Máy bay có dung lượng lớn nhất ? Máy bay chuyên chở nhanh nhất ? Kiến trúc Máy tính - Chap 02 6 ... • Khi chúng ta chạy cùng 1 chương trình trên 2 máy trạm (workstation) khác nhau, ta kết luận máy nhanh hơn là máy có thể kết thúc thực thi chương trình sớm hơn thời gian đáp ứng (response time) hay thời gian thực thi (execution time), là thời gian từ khi bắt đầu đến khi kết thúc chương trình • Khi so sánh 2 hệ thống máy tính với nhau, ta kết luận hệ thống nhanh hơn là hệ thống hoàn tất thực thi nhiều chương trình hơn trong cùng một ngày throughput , là tổng số các chương trình thực thi xong trong một đơn vị thời gian • Thay đổi nào sau đây ảnh hưởng đến thời gian thực thi, throughput hoặc cả hai ? Thay CPU hiện hành bằng 1 CPU nhanh hơn Tăng số lượng CPU trong 1 máy chủ (server) có nhiều CPU (giả sử mỗi chương trình được thực thi trên 1 CPU) Kiến trúc Máy tính - Chap 02 7 ... • Trước tiên chúng ta đánh giá hiệu suất thông qua thời gian thực thi Cực đại hóa hiệu suất đồng nghĩa với tối thiểu hóa thời gian thực thi Quan hệ giữa hiệu suất và thời gian thực thi ở máy tính X sẽ là 1 Performance = X Execution time X • Ta nói máy tính X có hiệu suất cao hơn máy tính Y n lần đồng nghĩa với máy tính X nhanh hơn máy tính Y n lần Performance X =n Performance Y • Thí dụ: nếu máy tính A thực thi chương trình mất 10s và máy tính B thực thi cùng chương trình mất 15s, A nhanh hơn B bao nhiêu lần ? Kiến trúc Máy tính - Chap 02 8 2.2 Đo đạc hiệu suất Thời gian được sử dụng làm thước đo cho hiệu suất máy tính Tuy nhiên thời gian ở đây được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau, tùy theo mục đích đo đạc • Thời gian theo đồng hồ • Thời gian đáp ứng (response time) • Thời gian trôi qua (elapsed time) Các máy tính hoạt động theo nguyên lý chia thời gian (timesharing), bộ xử lý làm việc đồng thời cho nhiều chương trình Thời gian thực thi chương trình bao gồm thời gian thực thi bởi CPU lẫn các thiết bị khác (bộ nhớ, đĩa cứng, v.v...) Có thể chỉ giới hạn xem xét đối với CPU mà thôi Kiến trúc Máy tính - Chap 02 9 ... Có thể đo đạc hiệu suất qua thời gian thực thi của CPU (CPU ex ...