컴퓨터의 성능

컴퓨터의 성능 = 응답시간으로 정의한다.

그러나, 응답시간과 처리율은 상호연관관계임!!

 

응답시간이란?

하나의 프로그램을 처리하는데 소요되는 시간

입력이 주어지고 시스템이 반응하기까지 걸린 시간

 

정확히!!! 컴퓨터 성능 = CPU 실행시간 으로 정의

CPU실행시간: CPU가 하나의 프로그램을 수행하는데 순수하게 사용된 시간(입출력같은 다른 프로그램 실행 시간은 포함하지 않는다.)

 

컴퓨터의 성능이 좋다 = CPU 실행시간이 짧다

성능 =1 / CPU 실행 시간

 

두 컴퓨터 X, Y로 비교해보자

성능 비교 정량화

M2는 M1보다 성능이 n배 향상. M1이 기준이므로 분모!

암달의 법칙

1) 시스템의 일부분을 개선하는 경우, 전체 시스템에서 얻을 수 있는 최대 성능 향상을 구할 때 사용

2) 시스템 성능 향상의 한계를 지적할 때 사용

 

• f: 전체 시스템 시간에서 개선된 부분이 차지하고 있는 시간의 비율.
• S: 성능이 몇 배 향상됐는지.
• n: 병렬화 (프로세서) 개수.

시스템의 일부분    F 는 병렬화, 또는 하드웨어의 개선으로 성능을  n 배 향상하고, 나머지 부분    (1 - F)  는 그래도 두었다고 가정하자.

성능 향상 전의 기계를 M1으로, 성능이 일부 향상된 기계를 M2라고 할 때, 시스템의 전체 성능 향상 s 구하는 식

 

개선 가능 부분에 대한 병렬화 또는 하드웨어 사용이 무한정일 때

 

클락이란?

Clock을 통해, CPU는 정해진 시간에 맞춰 프로그램을 수행

•시스템 내 모든 이벤트들은 이 clock 신호에 따라 제어되고 synchronize된다.

•Clock 속도가 빠르면, 정해진 기간(1초)동안 CPU 내부 일을 많이 할 수 있다.

 

CPU 성능 분석

CPU 성능에 영향을 주는 요소

하나의 프로그램에 포함된 명령어 개수 (C) = 해야할 일의 크기로, 컴퓨터에게는 프로그램의 크기를 의미

일반적으로 수행할 명령어 개수가 많으면 오래 걸린다.

 

 “ C * 명령어당 평균시간 ” 혹은 "Ck∗Ck하나의 실행시간(CPI k)" 을 구하면 되는데, 명령어 수행시간 단위는 clock

 

• 하나의 명령어를 실행 할 때 필요한 클락 사이클 수 = CPI(Cycles Per Instruction)

명령어마다 다르기 때문에, 각 명령어당 CPI를 사용하거나 평균 CPI로 사용

• 하나의 클락 사이클에 소요되는 시간 (clock cycle)

clock cycle (time)=1/ clock rate 

1Hz=1번/sec, 1KHz=10의 3승 번/sec, 1MHz=10의 6승 번/sec, 1GHz=10의 9승번/sec

•clock cycle = 10의-9승 sec = 1 ns  → 10의 9승 Hz clock rate = 1 GHz

 

•msec= 10의-3승 sec, msec= 10의-6승 sec

 

 

어느 하나의 요소도 독립적으로 성능을 결정할 수 없다. 복합적!!

CPU 실행시간 설명

 

성능에 영향 미치는 요인들

컴퓨터 성능에 척도는 CPU 실행시간

실행되는 명령어 개수는 알고리즘과 명령어 집합 구조에 영향을 받는다.

평균 CPI 성능은 알고리즘, 명령어 집합 구조와 컴퓨터 구성에 영향을 받는다.

클럭 사이클 시간은 명령어 집합구조, 컴퓨터 구성 및 개발 수준에 영향을 받는다.

 

벤치마크와 성능 평가 척도

 

벤치마크: 성능을 평가하기 위해 작업 부하로 선택된 프로그램의 모음

 

평가척도: CPU를 위한 CPI, 클록 속도, MIPS, MFLOPS 등

MIPS: 단위 시간, 1초에 수행한 명령어 개수를 100만으로 나눈 값

MFLOPS: 1초에 실행한 부동소수점 연산의 수를 100만으로 나눈 값

 

정리

컴퓨터 성능 =cpu 실행시간 역수

cpu 실행시간

암달의 법칙

MPIS, MFLOPS