第3章第2节讲义1128.ppt

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 1 并行处理与体系结构 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 2 第3章性能指标和基准程序 1系统和应用的基准程序 2性能和成本 3基本性能指标 4并行计算机性能 5并行程序性能 6可扩展性和加速比分析 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 3 用户经常提到6种性能 执行时间速度吞吐率利用率成本有效性性能 成本比对在相同计算机平台上执行相同的应期程序 这些需求可能导致很大差别的结论 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 4 用到的一些概念工作负载 W 是程序中的计算操作数Ppeak是处理器的峰值速度 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 5 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 6 例题 用执行时间测量性能的陷阱在并行计算机x上成功地运行他的代码测得执行时间为1000s 该代码在另一台机器y上运行需要500s时间 推不出 结论x机比y机慢 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 7 一 执行时间和吞吐率1 处理速度 是指单位时间的工作负载 W 的处理 对于许多应用 用户可能对达到某一处理速度感兴趣 系统吞吐率是指单位时间处理的作业数提高系统吞吐率的两个方法流水化无相关的分配 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 8 在256个结点的SP2上所测得的STAP性能 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 9 例题 在256个结点的SP2上希望STAP在0 5秒完成根据上表 只有APT能完成例题 在256个结点的SP2上希望STAP速度为10GFLOP S根据上表 只有HO PD能完成 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 10 2 系统吞吐率是指单位时间处理的作业数提高系统吞吐率的两个方法流水化无相关的分配 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 11 例题 在256个结点的SP2上APT程序的吞吐率是单位时间作业数0 16S一个APT或1 0 16 6 25例题 并行APT中吞吐率和速度改进上表的工作负载 9 0 16 1 44Gflop用两级流水0 14S 0 11S吞吐率 1 0 14S 7 14或10 34 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 12 二 利用率和成本有效性执行时间 速度和利用率是最重要的3个指标利用率 它是一个给定计算机实际可达到速度与峰值速度之比 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 13 例题 执行APT的IBMSP2的利用率假定每个CPU小时需收费10美元则由下表 计算APT程序运行在256个结点和1个结点上时的利用率256个结点和1个结点哪一个更成本有效 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 14 在256个结点的SP2上所测得的STAP性能 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 15 解 每个SP2结点的峰值速度为266Mflop s 见表3 2136G 512 266 一个有256个结点的SP2 其峰值速度为 266x256 68Gflop s APT程序在256个结点上可达到的速度为 9Gflop s 在1个结点可求出达到的速度为 100Mflop s 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 16 转换成利用率则各自分别为 利用率Un Pn nPpeak 256个结点利用率 9G 68G 13 3 单个结点利用率 100M 266M 37 6 结论 表明APT程序在SP2上运行 在一个结点上时是更为成本有效 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 17 根据上面的要求 在256个结点上执行APT需0 16s执行一个APT的总成本为 10 x256x0 16 3600 0 11这相应于成本有效性为 9Gflop s 0 11 79Gflop s每美元 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 18 在一个结点时 执行时间约为14 4s总的成本仅为 10 x14 4 3600 0 04 成本有效性为 9Gflop s 0 04 225Gflop s每美元总结 该例子表明较高利用率对应地有较高的每美元Gflop s当CPU1小时费用值固定时这总是成立的CPU一小时的费用在不同机器上对不同类型的作业可能有高有低 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 19 推广如果用成本来衡量 Gflops 美元低利用率总是对应一个差的程序或编译器 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 20 经验估计值 运行在单MPP处理器上 顺序应用程序 利用率 5 到40 之间 典型是 8 到25 之间 某些个别的子程序可达到75 以上 对于在多个处理器上运行的并行应用程序利用率在1 到35 之间 典型地则是在4 到20 之间 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 21 一个广为流传的错误概念是 单结点或顺序计算总是有最高的利用率 由下图说明 并行计算有额外通信和闲置开销 这并非总是正确的 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 22 例子 给出在3个MPP IntelParagon IBMSP2和CrayT3D 上 运行并行APT和HO基准程序 测出利用率如下 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 23 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 24 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 25 NAS并行基准测试程序的3种MPP的利用率 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 26 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 27 例题 峰值性能 价格比可能产生错误概念持续性能 价格