Download rendimiento de los procesadores

UNIVERSIDAD VALLE DEL MOMBOY
FACULTAD DE INGENIERÍA
XVI CONGRESO DE EXPOTECNOLOGÍA
Dr. Iván Pérez
Marzo 2016
Rendimiento de los Procesadores
Si los Medios de transporte hubiesen ido a la par con la industria de la
computación, por ejemplo, hoy en día se podría viajar de Nueva York a Londres
en aproximadamente un segundo por unos pocos céntimos.
Rendimiento de los Procesadores
Conceptos Básicos:
• Proceso. Es una instancia de un programa formado por uno o más Hilos, con su
propio espacio de direccionamiento.
• Hilo (Thread) : es una secuencia de código ejecutable. Existen dentro de un proceso
y comparten recursos como el espacio de memoria, la pila de ejecución y el estado
de la CPU.
• Frecuencia: Indica la periodicidad con la que la CPU ejecuta una instrucción
• CPI: Indica la cantidad de instrucciones que un procesador ejecuta en un ciclo de
reloj.
• Ley de Amdahl: Regla que establece que el aumento posible de las prestaciones con
una mejora determinada está limitado por la cantidad en que se usa la mejora
• Prestaciones: Tiempo de respuesta o tiempo de ejecución de una tarea. ( Las
prestaciones de un computador se pueden definir de varias maneras diferentes)
• Ley Moore: La velocidad del procesador o el poder de procesamiento total de las
computadoras se duplica cada doce meses.
• Rendimiento: Cantidad total de trabajo por unidad de tiempo
Rendimiento de los Procesadores
Ley de Amdahl: el nombre se debe al Arquitecto en
Computadoras Gene Amdahl, se utiliza para investigar la
mejora máxima de un sistema cuando solo una parte de
éste es mejorado.
La Ley establece que la mejora obtenida en el rendimiento
de un sistema debido a la alteración de uno de sus
componentes está limitada por la fracción de tiempo que
se utiliza dicho componente.
Ejemplo: El incremento de velocidad de un programa
utilizando multiprocesadores en computación distribuida,
está limitada por la fracción secuencial del programa.
Rendimiento de los Procesadores

La ley de Amdahl es un modelo matemático que describe la relación entre la
aceleración esperada de la implementación paralela de un algoritmo y la
implementación serial del mismo algoritmo.

Formula:
F= Fa((1-Fm) + Fm/Am)

Donde:
Fm es el tiempo mejorado
Fa es el tiempo de ejecución antiguo
Am es le factor de mejora
Rendimiento de los Procesadores
Rendimiento de los Procesadores

Un procesador tiene mucho más que núcleos y frecuencias.

Memoria distribuida, Memoria Caché, L1,L2, Registros Buses de Datos,
circuitos. Este conjunto forman un CHIP, que denominamos procesador.
Rendimiento de los Procesadores
Cuando vamos a comparar un
computador, es importante que
conozcamos el rendimiento que
nos va a ofrecer.
Cuando se va a diseñar un
computador, es importante contar
con herramientas que nos permitan
evaluar sus prestaciones con el
objeto de ponderar la relación
Costo/Rendimiento del mismo.
El concepto de rendimiento se
puede percibir desde diferentes
puntos de vista:
• Tiempo de respuesta:
velocidad(tiempo) de ejecución.
• Productividad: número de tareas
completadas en la unidad tiempo.
• El tiempo de ejecución y el
rendimiento son recíprocos:
aumentar el rendimiento implica
disminuir el tiempo de ejecución.
Rendimiento de los Procesadores

El Rendimiento de un computador es el inverso del tiempo de ejecución.
Rendimientox=

1
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑐𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
Un computador x es n veces más rápido que un computador y cuando
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥
=
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦

n
Un computador x o y es n% veces más rápido(lento) que un computador y o x cuando
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥−𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦
*100 = n
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥−𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑦
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑥
*100 = n
Rendimiento de los Procesadores
La única herramienta fiable que
tenemos por ahora para medir la
diferencia de rendimiento entre dos
procesadores son los Software
BENCMARKS.
Los programas de prueba
(Bencmarks) son programas
pequeños específicamente escogidos
para medir el rendimiento.
Para comprobar el rendimiento de
un sistema, lo mejor es medir el
tiempo de ejecución de la carga de
trabajo.
Ventajas: se pueden ensamblar a mano
Son fácil de estandarizar en diferentes
máquinas.
Desventajas: Se prestan a fraudes
Compiladores específicamente
diseñados para optimizar un Bencmarks
Mejoras específicas en la circuitería
para optimizar fragmentos pequeños de
código.
Rendimiento de los Procesadores

¿Los procesadores más potentes del mercado pueden provocar que la
ejecución de las aplicaciones, se realicen de manera más lenta y menos
eficiente que en los sistemas tradicionales?.
Procesador INTEL CORE ´lvy Bridge
¿Los Núcleos y su Frecuencia son todo
para un Procesador?

Un procesador de un núcleo a 2Ghz, puede ser más eficiente que otro de
cuatro núcleos a 4Ghz.

Ejemplo: Algoritmo para un Procesador Mononúcleo
Asignamos al RA el valor de 0 (RA:=0)
Asignamos al RB el valor de 1 (RB:=1)
Asignamos al RC el valor de 2 (RC:=2)
Incrementamos en 1 el valor (RC:=RC+1)
Asignamos al registros D
(RD:=3)
¿Los Núcleos y su Frecuencia son todo
para un Procesador?

Algoritmo para un Procesador de dos Núcleos
Núcleo 1
1
RA:=0
2
RC:=2
3
RC:=RC+1=3
Núcleo2
RB:=1
RD:=0
Rendimiento de los Procesadores
¿De qué depende el rendimiento?
¿Por qué un procesador a 1.6 GHz puede
ser más potente que uno a 4 GHz?
La frecuencia indica la periodicidad con
la que la CPU ejecuta una instrucción.
Rendimiento de los Procesadores
Ejemplo
Conjunto de instrucciones
Número de núcleos
Tipo de núcleos
Telefono1
Telefono2
ARMv7
ARMv7
2
4
Krait
Frecuencia Núcleos
1.7
Memoria RAM
1GB
Cortex-A9
1.6
2GB
Resolución de pantalla
1280x720
1280x720
Sistema Operativo
Android 4.1
Android 4.1
Rendimiento de los Procesadores
El telefono1:
utiliza un
Qualcomm
Snapdragon (S4 Pro
MSM 8960T)
Telefono2:
SAMSUNG EXYnos 4
QUAD4412
¿Cuál de los dos es
más potente?
Sorpresa, ganador
el teléfono1, con
una media de 85%
de mejora respecto
del telefono2.
Procesadores INTEL vs AMD
Factores principales de rendimiento
Prestaciones de un procesador
Rendimiento en término de operaciones
Disipación de potencia y costo
Sistema SOC (System on a CHIP)

Dispositivos teléfonos móviles y tabletas, se le incluyen memoria RAM.

Tamaño actual de los transistores del procesador 22 nanómetros

Anteriormente eran de 32 nanómetros
¿A Mayor Cantidad de Núcleos, Mayor
Rendimiento?

Procesador multinúcleo

Ejemplo un núcleo puede estar ocupado el 100% con procesos complejos,
mientras que el resto queda libre para diferentes requerimientos del sistema
Plan De Desarrollo TICK-TOCK
Procesadores INTEL
Rendimiento de los Procesadores
Conclusiones

Los principales factores que definen las prestaciones de un procesador son: su
rendimiento en término de operaciones que puede realizar por unidad de
tiempo, su disipación de potencia y su costo.

El número(cantidad) de núcleos trabajando en un sistema, no garantiza su
mayor rendimiento.

Las prestaciones de un programa depende del algoritmo, del lenguaje, del
compilador de la arquitectura y del hardware real.

Una falacia: Esperar que la mejora de un aspecto de un computador
incremente las prestaciones globales en una cantidad proporcional a dicha
mejora
Rendimiento de los Procesadores
Referencias Bibliográficas

Patterson D.A, Hennessy J.L (2011) Estructura y Diseño de Computadores,
Editorial Reverté.

Miguel P.DE (1999) Fundamentos de los Computadores, séptima edicción,
Paraninfo.

Stallings W.S (2000) Organización y Arquitectura de Computadores, quinta
edicción, Prentice-Hall.
Lo que hay diferente en mi es que yo todavía
hago las preguntas que la gente dejo hacer a los
cinco años de edad.
Albert Einstein.
Contacto: Email: [email protected]