MIPS dan Ukuran Unjuk Kerja Komputer

Sunday, June 2, 2013 ORGANISASI KOMPUTER by TIM
DOSEN STT PLN
1
PERFORMANCE/ UNJUK
KERJA
WISNU HENDRO MARTONO,M.Sc

DOSEN STT PLN
2
AMDHAL LAW

DOSEN STT PLN
3
Introduction
• Perhatikan pd Pesawat Penumpang sbb: Pesawat mana
yang memberikan Performance terbaik?
• Computer performance/ Unjuk Kerja Komputer: hubungannya
terhadap waktu
– Berapa cepat komputer meng-eksekusi program anda
– Berapa banyak pekerjaan anda dpt terselesaikan pd hari ini,
_ Bagaimana pekerjaan anda diperoleh hari ini
– Berapa lama akan diperoleh balasannya

DOSEN STT PLN
4
DIFINISI
• Menetapkan Unjuk Kerja sangat sukar.
– Adanya satu bilangan yg menyebarkan nilai performance
– Banyaknya nilai pd literatur penjualan yg tak berarti
• The “best” workstation (individual computer) adalah salah
satu program tercepat
– i.e. salah satunya memberi best response (execution,
elapsed, wallclock) time
• The bestmulti-user computer paling lengkap menye-
lesaikan pekerjaan dg waktu tertentu
• Yg di inginkan, tanpa Load workstations dan diperoleh:

DOSEN STT PLN
5
CONTOH
• Computer A gunakan 10 s menyelesaikan program P
• Computer B gunakan 15 s menyelesaikan program P
• Berapa nilai performance masing2?
– performanceA=1/10 or 0.1
– performanceB=1/15 or 0.067 (perkiraan)
• Dapat membandingkan ukuran utk komputer yg berbeda
jika diperoleh:
• Seberapa cepat A dibanding B?
– A is (1/10)/(1/15) = 15/10 = 1.5 times faster than B

DOSEN STT PLN
6
CPU TIME/ WAKTU CPU
• Apa yg dimaksud dg response time dari multi-
programmed computer?
– ’multi-programmed’ = ’executes > 1 one
program at a time’
• Dapat dibedakan:
– wall-clock (or elapsed) time: total waktu yg
diperlukan utk menyelesaikan program
– CPU time: waktu CPU yang digunakan
menyelesaikan program.
 tidak termasuk waktu I/O ,
 tidak termasuk waktu digunakan pd program
lain

DOSEN STT PLN
7
SYSTEM vs USER TIME
• CPU time dibagi menjadi:
– system time: CPU time yg digunakan OS utk
menyelesaikan tugas program
– user time: CPU time yg digunakan oleh
program
• Apportioning system time to different users may
be difficult
• Penggunaan textbook
– system performance to mean 1/(wall-clock
time)
– CPU performance to mean 1/(user time)

DOSEN STT PLN
8
MEASURING TIME
• % time ./a.out
90.7u 12.9s 2:39 65%
%
– 90.7 seconds of user time
– 12.9 seconds of system time
– 103.6s of CPU time
– 2:39 = 159 seconds of elapsed time
– 103.6/159 = 0.65 = 65%
– 35% of the time must have gone to I/O or
other programs

DOSEN STT PLN
9
CLOCK SYSTEM
• Setiap instruksi mengambil sejumlah siklus clock/ clock
cycles (atau clocks, ticks)
• Kecepatan Clock dapat diukur dengan:
– Dg panjang siklus/ cycle length (or period), e.g. 10ns,
atau
– Dg kecepatan / clock speed (or frequency, rate) e.g.
• Untuk meningkatkan kecepatan eksekusi program,
dapat dilakukan dg:
– Menggunakan sedikit instruksi
– Menggunakan sedikit siklus per instruksi
– Menggunakan clock yg cepat

DOSEN STT PLN
10
TINJAUAN PERFORMANCE LAINNYA
• Pandangan perancang perangkat keras
terhadap unjuk kerja sbb:
(P = program yg dieksekusi)
• Ada dua cara utk meningkatkan unjuk kerja
komputer :
– meningkatkan kecepatan clock
– mengurangi jumlah siklus clock pd progam P
– tradeoff!

DOSEN STT PLN
11
CONTOH
• Komputer A mengeksekusi program P dg 10
second dan dg clock 400 MHz
• Komputer B menggunakan 1.2 kali banyaknya
clock utk meng eksekusi P
• Jika kita ingin B utk meng eksekusi P pada 6
second, Berapa besar kecepatan clock
diperlukan B
• A butuh 10 × 400 × 106 cycles to execute P
B akan perlu 1.2 × 10 × 400 × 106 cycles
• Sekarang hitung kecepatan clock B :
 6 × x = 1.2 × 10 × 400 × 106
 x = 800 × 106Hz = 800MHz

DOSEN STT PLN
12
CLOCK CYCLE per INSTRUCTION (CPI)
• Perancang Prosesor sering bekerja pd CPI
—Clock cycles Per Instruction
• CPI hubungannya dg waktu CPU (atau
execution, atau user) sbb:
• CPI berguna utk membandingkan
kemungkinan:
– Penerapan instruksi yg sama
– menghasilkan kode berurutan dengan
kompilator berbeda

DOSEN STT PLN
13
CONTOH CPI
• A dan B diterapkan dengan cara berbeda pada
set instruksi yg sama
– A dg 10 ns clock dan (rata-rata) CPI = 2 utk P
– B dg 20 ns clock dan CPI = 1.2 utk P
• Yang mana yg lebih cepat dan berapa banyak?
• Jika N adalah jumah instrusi pada P
• A perlu 2N clock utk meng eksekusi P, B perlu
1.2N
• A gunakan 2N × 10 ns = 20N ns utk eksekusi P
• B gunakan 1.2N × 20 ns = 24N ns utk eksekusi P
• Jadi A = (1/20N) / (1/24N) = 24/20 = 1.2 kali lebih
cepat

DOSEN STT PLN
14
Contoh CPI lainnya
• Andaikan perancang kompilator ingin membandingkan
dua kode secara berurutan:
– urutan 1: 2 class A instructions; 1 B; 2 C
– urutan 2: 4 class A instructions; 1 B; 1 C
• Andaikan CPI utk klasifikasi tersebut diketahui ( dan
konstan)
• Berapa banyak siklus clock diperlukan utk setiap
urutan ? Berapa nilai rata rata CPI?
– Clock cycles1 = 2 + 2 + 6 = 10 clock, dan CPI1 = 10/5 = 2
– Clock cycles2 = 4 + 2 + 3 = 9 clock, dan CPI2 = 9/6 = 1.5

DOSEN STT PLN
15
BAGAIMANA MENGUKUR CPI P: METHODE 1
• Untuk mengukur CPI P secara tepat
– buat daftar instruksi yg akan dieksekusi
– untuk setiap instruksi, catat nilai CPI
– jumlahkan nilai CPI
• Cocok utk potongan program kecil
• Tetapi tidak seluruh instruksi mempunyai nilai tetap CPI
– load dan store tergantung pd kecepatan memori
– instruksi dpt mempengaruhi I/O tergantung pada
kecepatan device I/O
– instruksi pada prosesor pipeline tergantung pada
instruksi tertentu

DOSEN STT PLN
16
BAGAIMANA MENGUKUR CPI P: METHODE 2
• Untuk memperkirakan CPI P
– gunakan ulang persamaan (4)
– ukur waktu CPU contoh; penggunaan waktu
– gunakan bantuan bentuk alat hitung instruksi
atau gunakan simulator/ hardware monitor
– cari tahu kecepatan clock dari literatur pabrik

DOSEN STT PLN
17
SATUAN UKUR UNJUK KERJA/PERFORMANCE
• Beberapa difinisi Unjuk Kerja/ performance digunakan
pada saat lalu:
– MIPS (million instructions per second)
– MOPS (million operations per second)
– MFLOPS (million floating point operations per second)
– banyak benchmarks
• Hal yg dianggap benar utk membandingkan komputer
dalam beberapa cara/ scenarios karena:
– sering digunakan dalam membandingkan hal yg tidak
cocok/ invalid
– sering menyebabkan salah persepsi

DOSEN STT PLN
18
MIPS
• Contoh:
– ”Computer X is a 100 MIPS machine,
computer Y is 90 MIPS”
• Comment
– X may have better performance
– but a MIPS measurement doesn’t say which
instructions
– what if X’s instructions are less powerful than
Y’s?

DOSEN STT PLN
19
CONTOH MIPS
• Andaikan dipunyai dua mesin:A dan B,
keduanya bekerja pada 100 MHz clock
– Machine A meng eksekusi program dg 5 million
1-CPI, 1 million 2-CPI and 1 million 3-CPI
instructions
– Machine B meng-eksekusi program dg 10
million 1-CPI, 1 million 2-CPI and 1 million 3-CPI
instructions
• Utk setiap dua machines, ingin dihitung
– Unjuk kerja ditentukan oleh response time
– Unjuk kerja ditentukan dlm satuan MIPS

DOSEN STT PLN
20
Contoh MIPS (lanjutan)
• Response time and MIPS performance:
• Apa yg diperoleh dr tabel tsb? Mesin mana yg lebih baik?
• Pabrik terkadang mengiklankan nilai MIPS yg tinggi
– i.e. hasil ukur MIPS thd program yg mereka pilih sendiri

DOSEN STT PLN
21
PERSOALAN MIPS
• Persoalan MIPS sebagai pengukur unjuk kerja:
– MIPS menentukan rata2 instruksi yg di eksekusi
tetapi tidak melihat kemampuannya terhadap
instruksi yg berbeda
– MIPS bervariasi nilainya thd program pada
komputer yg sama, begitu pula mesin tidak
pernah mempunyai satu nilai MIPS yang sama
untuk seluruh program
– MIPS dapat bervariasi secara bergantian
nilainya dg nilai unjuk kerja sesungguhnya

DOSEN STT PLN
22
NILAI YG MENDEKATI MIPS
• Beberapa pabrik menggunakan nilai relative
MIPS
– R adalah sebagai komputer referensi, yg
sering digunakan adalah VAX-11/780
– X = komputer yg akan diukur
– Proram P yg sama yg akan dieksekusi pd R
dan X

DOSEN STT PLN
23
MOPS and MFLOPS
 MOPS = Million OPerations per Second
 MFLOPS = Million FLoating point OPerations
per Second
 Penggunaan operation/flop pada addition,
subtraction, multiplication atau division
 Digunakan pada aplikasi scientific dan
engineering

DOSEN STT PLN
24
BENCHMARKS
• Program Benchmark adalah sejenis program tertentu
dipilih untuk mengukur unjuk kerja
• Berupa program sungguhan
• Berupa program benchmark sintesa
– mudah untuk di aplikasikan
– mudah untuk di kendalikan campuran instruksinya
• Berupa kernel benchmarks
– Program sintetik benchmark benar-benar sungguhan
– Kecil, time-intensive sections of code dari program
nyata
– sections berupa gabungan kedalam satu program kecil
– e.g. Linpack: kumpulan subroutine untuk pemecahan
masalah aljabar linier

DOSEN STT PLN
25
BENCHMARKS
 Benchmark adalah waktu untuk meng-eksekusi program
benchmark
 Pengguna mencari sembarang benchmark
– programmer lebih suka pada compiler benchmark
– engineers lebih suka pada banyaknya crunching
benchmarks
– publishers lebih suka pada kumpulan benchmark yg
dihasilkan
 Beberapa perusahaan memperkenalkan komplator
dengan bentuk tertentu “optimisations” tujuan akhir utk
dapatkan program benchmark tertentu. Kompilator
macam ini dapat menyebabkan kejelekan, atau sering
tidak cocok, pada kode program aplikasi sesungguhnya!

DOSEN STT PLN
26
GABUNGAN UNJUK KERJA
• Bagaimana membandingkan dua komputer yang
diuji menolak beberapa benchmark ?
• A = 10 kali lebih cepat dibanding B, terhadap
program 1
• B = 10 kali lebih cepat dibanding A, terhadap
program 2
• Bagaimana menyimpulkan kedua hasil tersebut?

DOSEN STT PLN
27
ARITHMATIC MEAN (AM) RESPONSE TIME
• Salah satu methode unjuk kerja menggunakan:
Arithmetic mean (AM) response time
• contoh
– A executes P1 in 5s
– A executes P2 in 0.3 s
– A executes P3 in 1 s
– AM response time = 1/3 × (5 + 0.3 + 1) = 2.1 s
• Asumsi ini pengguna A akan mengeksekusi P1
sesering pada P2 and P3.

DOSEN STT PLN
28
WEIGHTED AM RESPONSE TIME
• Jika beberapa program dieksekusi lebih sering
maka harus digunakan:
Weighted AM response time
dimana wi = faktor weighting
• Example:
– A me-eksekusi P1 2,000 kali, P2 6,000 kali dan
P3 2,000 kali
– Berapa besar weighted AM response time?
– 20% × 5 + 60% × 0.3 + 20% × 1 = 0.68 s

DOSEN STT PLN
29
TRUE PERFORMANCE
• True performance hanya mengukur response time yang
diberikan oleh P
• Sebagai perhatian dan evaluasi bagi perancang:
– Perancangan Set instruksi: mengurangi banyaknya
instruksi pada program
– system pipelining dan memory: mengurangi CPI
– memperbaharui teknologi and organisasi: mengurangi
perioda clock
• Tetapi hanya response time yg sesungguhnya yg
menunjukan nilai akhir unjuk kerja/ final performance

DOSEN STT PLN
30
UNTUK LEBIH MEMAHAMI, ULANG MATERI INI
DENGAN CARA MENGGUNAKAN SOAL YANG
ADA PADA BUKU REFERENSI.
TERIMA KASIH

MIPS dan Ukuran Unjuk Kerja Komputer

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a MIPS dan Ukuran Unjuk Kerja Komputer

Similar a MIPS dan Ukuran Unjuk Kerja Komputer (20)

Más de lembayungtirta

Más de lembayungtirta (20)

Último

Último (20)

MIPS dan Ukuran Unjuk Kerja Komputer