[笔记]《Computer Architecture: A Quantitative Approach (2nd)》ch1-21 Fundamentals of Computer Design (Cont.)

1 Fundamentals of Computer Design (Cont.)

• 影响成本的主要因素：时间（学习曲线）、产量、商品化程度（竞争等）。
• 经验公式：cost of die = f(die area ^ 4)。（andy：数据比较早，取alpha=3.0，第三版中alpha=4.0，好像是2001年的数据）
• 只有真实程序的执行时间才是对机器性能一致和可靠的测量指标。
• 测量时要注意流逝时间和CPU时间的差别，一般测量总是在操作系统上进行的。（andy：可以参考《深入理解计算机系统》中关于时间测量的章节）
• 评测程序的分类：
  • real program
  • kernels
  • toy benchmarks
  • synthetic benchmarks
• 性能报告的指导原则：可重现性
• 性能评测与比较要关注的方面：
  • 程序选择
  • 实验环境
  • 测量指标（如何定义快慢）
  • 数据合计方法
• 对执行时间进行规格化（normalize）后，应当用几何均值进行合计，这样将不受参考者选择不同的影响。
• 几何均值的问题：不直接反映执行时间
• 用几何均值计算的评测得分，可以通过改善最易优化的程序的性能来提高得分。如以下两种优化对得分的改善是相同的：
  • 程序1，执行时间从2秒降低为1秒；
  • 程序2，执行时间从10000秒降低为5000秒。
• 理想的方案：测量实际工作负载，给各个程序分配反映实际执行频率的权重。
  • 如果无法得到权重，那么进行规格化，对各个程序一视同仁；
  • 如果要进行规格化，那么最好先按照权重进行合计，再规格化。
  • （andy：成也权重，败也权重！没有适当的权重分配，会导致错误的结果！）
• 计算机设计量化方法的准则：Make the Common Case Fast / Amdahl's Law。
• Speedup = Original execution time /  Enhanced execution time
• Speedup = 1 / (1 - Enhanced fraction + Enhanced fraction / Enhanced speedup) < 1 / (1 - Enhanced fraction)
• CPU time = IC * CPI * cycle time
• 评估CPU时间各个影响因子：
  • clock time：难以估计，尤其在设计的前期。一般先设定目标频率，再评估关键路径的影响。很需要经验。
  • IC：编译器很关键。对于新ISA的设计，尽早开发编译器非常重要。获得数据的方法：
    • 模拟器：速度是一个问题。影响速度的因素有：程序质量，目标机和宿主机的结构差异（andy： why？）。
    • execution-based monitoring：典型的instrument，执行时间为1.1-1.2倍。（andy：以前没有注意过， 了解一下吧）
  • CPI：和organization相关。CPI ＝ Pipeline CPI + Memory system CPI。
• 局部性：大约10%的指令占总执行时间的90%。

最后

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