PERFORMANCE/ UNJUK KERJA

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

2. AMDHAL LAW ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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: ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 performanceto mean 1/(wall-clock time) – CPU performanceto mean 1/(user time) ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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! ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM DOSEN STT PLN

14. ContohCPI 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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? ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 sintetikbenchmark 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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! ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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? ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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. ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM 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 ORGANISASI KOMPUTER by TIM DOSEN STT PLN

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