FUNCIONAMIENTO DEL CPU

 FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES INTERNOS DEL CPU.

Al describir el funcionamiento del CPU primero debemos recalcar que el procesador y la Memoria RAM trabajan en conjunto.

Los componentes internos de un CPU son:

·         Unidad de interfaz con el bus.

·         La unidad de decodificación.

·         La Unidad Aritmética-Lógica.

·         Registros

·         Reloj interno.

·         Unidad de Control.

1.      La unidad de interface con el bus lee la siguiente instrucción del programa y los datos asociados, que le llegan a través del bus del sistema desde la memoria RAM.

2.      La unidad de decodificación traduce la instrucción y se la pasa a la unidad de control para que decida qué hacer con ella

3.      Si la instrucción necesita ejecutar alguna operación matemática, se la pasa a la ALU

4.      La ALU realiza la operación y deja el resultado en un registro

5.      La unidad de control le pasa el resultado de la operación a la unidad de interfaz con el bus y le da la orden de guardarla en la memoria

6.      La unidad de interfaz con el bus escribe en la memoria RAM el resultado de la ejecución de la instrucción a través del bus del sistema.

El reloj sincroniza todos los componentes del CPU mediantes los impulsos

RENDIMIENTO DEL PROCESADOR

1.  1.     ¿Cómo se puede definir el rendimiento de un sistema computacional?

Se puede definir mediante el tiempo de respuesta y el Throughput (productividad)

2.   2.    ¿Cuál es el tiempo de  respuesta del CPU y qué demoras incluye?

Tiempo total para realizar una tarea e incluye:

•      Tiempo de espera en cola.

•      Accesos a disco.

•      Accesos a memoria.

•      Actividades de entrada y salida (I/O).

•      Overhead del sistema operativo.

3.   3.    ¿Qué es la productividad del CPU?

Cantidad de trabajo hecho en un tiempo dado.

4.   4.    Escriba en ejemplo de tiempo de respuesta y productividad

Reemplazar CPUs viejas por nuevas disminuye el tiempo de respuesta y aumenta el throughput productividad)

5.    5.  ¿Qué son los Benchmark?

Son aplicaciones que se instalan en el ordenador y que sirven para medir el rendimiento de los componentes del ordenador o de todo el sistema en general.

6.   6.   ¿Para qué se aplica la Ley de Amdahl en el rendimiento del CPU?

Ya que al cambiar una parte de la computadora que no sea eficiente por una que si lo sea, mejorará el rendimiento del ordenador.

7.    7  ¿Qué significa realmente que un ordenador funcione a 1,8 GHz?

Significa que el Reloj oscila a 1800000000 veces por segundo.

8.   8   ¿Qué función cumple el reloj interno del CPU?

Sincroniza todos los demás componentes internos del procesador mediante impulsos.

9.   9.   ¿Cuáles son los factores que afectan el rendimiento del procesador?

• Frecuencia.
• Arquitectura y tamaño de los registros.
• Tecnología de núcleos múltiples.
• Hyperthreading (Hilos de ejecución).
• Bus del Sistema.

1  10.  ¿Por qué la velocidad del bus del sistema es fundamental para un buen rendimiento del CPU?

Si el bus del sistema es de 64 bits la tasa de transferencia será mucho mayor que la de 32 bits y se evitara los cuellos de botellas.

1    11.  Escriba un ejemplo de HiperTherading

En los navegadores Web, cada pestaña es un hilo de ejecución.

1    12.  ¿Cómo se mide la velocidad del reloj?

Se mide en ciclos `por segundo, por ejemplo 4GHz (GigaHertz).

1    13.   ¿Si se cambia el procesador, el rendimiento del ordenador será mejor?

No siempre, pues depende de otros factores como de la velocidad de memoria RAM y de la velocidad de acceso al disco duro.

1    14.   ¿El tiempo del CPU se divide en:?

Tiempo de CPU de usuario y Tiempo de CPU de sistema.

1    15.   ¿Qué tipos de familia de arquitecturas tienen los procesadores?

RISC: conjunto de instrucciones reducidas y simples.

CISC: un juego de instrucciones complejo y muy elaborado.

Factores de rendimiento del CPU

FACTORES DE RENDIMIENTO DEL CPU

  

Componente	Unidad de medida
Tiempo de ejecución de CPU para un programa.	Segundos.
Número de instrucciones.	Instrucciones ejecutadas por el programa.
Ciclos de reloj por instrucción (CPI).	Número de ciclos de reloj en promedio por instrucción.
Periodo de reloj.	Segundos por ciclo de reloj.

 

Los factores de rendimiento bàsicos de la CPU son:

1.Número de instrucciones del programa.

2.CPI (Número de ciclos por instrucción).

3.Periodo de reloj / velocidad del reloj.

—En vez del número de instrucciones y el CPI se puede usar el número de ciclos del programa.

NÙMEROS DE INSTRUCCIONES DEL PROGRAMA

El número de instrucciones se puede obtener:

—Contando las instrucciones (sin seudos) del programa.

—Usando un simulador del ISA.

—Usando un programa profiler.

—Usando contadores de hardware (si están disponibles).

CPI (Número de ciclos por instrucción).

El CPI se puede obtener:

—Usando un simulador de la implementación.

—Usando contadores de hardware.

Depende de la implementaciòn porque depende de: 

—La estructura de la memoria.

La estructura del procesador.

Las instrucciones usadas en el programa.

LOS BENCHMARK

   

Son simplemente aplicaciones que sirven de “probadores” de desempeño, las cuales dan una idea de la potencia del equipo, aunque claro está potencia es en base a pruebas básicas, cuando en realidad el día a día es el verdadero reto a vencer.

Ahora bien, de manera un poco más detallada un Benchmark es es un conjunto de procedimientos ( programa o programas) para evaluar el rendimiento de un rendimiento de un sistema o componente del mismo, de manera más formal puede entenderse que un benchmark es el resultado de la ejecución de un programa informático o un conjunto de programas en una máquina, con el objetivo de estimar el rendimiento de un elemento concreto, para luego poder comparar los resultados con máquinas similares. Un Benchmark podría ser realizado en cualquiera de los componentes dentro de un equipo, ya sea CPU, RAM, GPU, etc., aunque también puede ser dirigido específicamente a una función dentro de un componente, por ejemplo, la unidad de coma flotante de la CPU, o incluso a otros programas.

 
Tipos de Benchmarking

Benchamrking Interno
Benchmarking Competitivo 
Benchmarking Funcional
Benchmarking Genérico 

Cualidades

Los benchmark tienen las siguientes funcionalidades:

• Comprobar si las especificaciones de los componentes están dentro del margen propio del mismo
• Maximizar el rendimiento con un presupuesto dado
• Minimizar costos manteniendo un nivel máximo de rendimiento
• Obtener la mejor relación costo/beneficio (con un presupuesto o unas exigencias dadas)

Otros tipos de Benchmark

• Consumo de energía
• Disipación de calor
• De Juguete: detectar y medir componentes básicos de un computador
• Redes
• Reducción de ruido
• Servidores
• Soporte técnico

LEY DE AMDAHL

El aumento de rendimiento que puede obtenerse al mejorar alguna parte de una computadora puede calcularse utilizando la Ley de Amdahl.
La Ley de Amdahl establece que la mejora obtenida en el rendimiento al utilizar algún modo de ejecución más rápido está limitada por la fracción de tiempo que se pueda utilizar ese modo más rápido.
La Ley de Amdahl define la ganancia de rendimiento o aceleración (speedup) que puede lograrse al utilizar una característica particular.
Supongamos que podemos hacer una mejora en una máquina que cuando se utilice aumente su rendimiento. La aceleración es la relación: 

Alternativamente

La aceleración nos indica la rapidez con que se realizará una tarea utilizando una máquina con la mejora con respecto a la máquina original. La Ley de Amdahl nos da una forma rápida de calcular la aceleración, que depende de dos factores: