UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ MARÍA ARGUEDAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS ASIGNATURA DE COMPUTADORES Y SISTEMAS OPERATIVOS Informe de laboratorio Rendimiento de computadores Docente: M.Sc. Carlos Yinmel Castro Buleje Estudiante: José Wilmer Salazar Pérez
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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ MARÍA
ARGUEDAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
ASIGNATURA DE COMPUTADORES Y SISTEMAS
OPERATIVOS
Informe de laboratorio
Rendimiento de computadores
Docente:
M.Sc. Carlos Yinmel Castro Buleje
Estudiante:
José Wilmer Salazar Pérez
Facultad: Ingeniería
Escuela Profesional: Ingeniería de Sistemas
Asignatura: Computadores y sistemas
operativos II
Lugar de ejecución: Laboratorio 7 de la EPIS
Rendimiento de computadores
Evaluar el rendimiento de diversas configuraciones y arquitecturas de
computadoras e interpretar los resultados.
Comprobar la teoría identificando los FLOPS de una PC
Reconocer el entorno del software de linx
Medir el rendimiento de computadores
Un equipo de cómputo.
Software linx
Objetivo General
Objetivos Específicos
Materiales y equipos
Fundamento teórico
1. ¿Cómo se mide el rendimiento de una computadora?
Para medir el rendimiento primero vayamos a ver ¿Qué es el rendimiento de
una computadora? Se define rendimiento de un sistema como la capacidad que
tiene dicho sistema para realizar un trabajo en un determinado tiempo. Es
inversamente proporcional al tiempo, es decir, cuanto mayor sea el tiempo que
necesite, menor será el rendimiento, también de esto se deduce que el tiempo
es la mediada del rendimiento de un computador.
El rendimiento del procesador depende de los siguientes parámetros:
1.1 Frecuencia de la CPU (fCPU): es el número de ciclos por segundo al que
trabaja el procesador o CPU. No confundir la frecuencia de la CPU con la
frecuencia del sistema, el bus del sistema trabaja a menor frecuencia que la
CPU.
2. Periodo de la CPU (TCPU): es el tiempo que dura un ciclo y es la inversa de
la frecuencia de la CPU.
3. Ciclos por instrucción (CPI): las instrucciones se descomponen en
microinstrucciones, que son operaciones básicas que se hacen en un ciclo de
reloj. En un programa se llama CPI al promedio de microinstrucciones que
tienen las instrucciones del programa, es decir, los ciclos de reloj que se tarda
de media en ejecutar una instrucción.
4. Número de instrucciones del programa: cuantas más instrucciones haya
en el programa más tiempo se tarda en ejecutarlo luego baja el rendimiento. El
que tengamos un número reducido de instrucciones dependerá del
programador y de que dispongamos de un buen compilador.
5. Multitarea: hace referencia a la capacidad que tiene un computador de
atender simultáneamente varias tareas.
El tiempo de programa depende a su vez del número de instrucciones del
programa y del tiempo que se tarda en ejecutar cada instrucción.
El tiempo que tarda en ejecutarse cada instrucción depende del número de
microinstrucciones o ciclos en los que se descompone. Cada microinstrucción
tarda distintos ciclos de reloj en ejecutarse, por lo que se hace un promedio
ponderado de ciclos de instrucción.
En resumen, el rendimiento de un procesador para un determinado programa
queda en función de tres factores:
Frecuencia de la CPU la cual depende fundamentalmente de la tecnología de
fabricación del procesador. Cuanto mayor sea la frecuencia de la CPU, mejor
será el rendimiento.
Número de instrucciones del programa el cual depende del programador,
del lenguaje de programación y del compilador. Cuanto mayor sea el número
de instrucciones del programa peor rendimiento tendrá.
CPI que depende de diseño interno o arquitectura del computador y del
software o instrucciones que se hayan elegido. Es importante optimizar el
programa con instrucciones que tengan pocos ciclos. Cuanto mayor sea el CPI,
peor será el rendimiento.
2. ¿Cuál es la unidad de rendimiento de las computadoras?
MIPS. -Los MIPS son los millones de instrucciones por segundo que ejecuta un
procesador para un programa determinado.
MIPS VAX. -Los MIPS VAX son la relación entre el tiempo que tarda un
computador en realizar un programa y el tiempo que tarda en realizarlo el
computador VAX11/780. Por ejemplo, un valor de MIPS VAX = 1 que toma el
80286 significa que dicho computador ejecuta un programa en el mismo tiempo
que el VAX11/780.
MEGAFLOPS NATIVOS Y RELATIVOS. -Surgen ya que los MIPS no hacen
distinción entre operaciones normales y operaciones en coma flotante.
Los Megaflops nativos indican los de millones de instrucciones en coma
flotante por segundo que se realizan para un determinado programa.
Los Meglaflops relativos o normalizados indican los millones de operaciones
en coma flotante por segundo, pero teniendo en cuenta la equivalencia que
tienen las operaciones complejas con las simples.
Benchmarks Sintéticos. - La principal función de estos programas es
comportarse como una CPU de aplicaciones del mundo real.
3. ¿Qué es Linx y que softwares de medida de rendimiento existen?
LYNX. - Es un software diseñado para medir el rendimiento de una CPU Intel
en Flops, pero también es una herramienta muy útil para comprobar la
estabilidad de una CPU.
Aparte de este software existen otros tipos de softwares para medir el
rendimiento de un computador y son las siguientes:
Benchmarks Sintéticos
El objeto de este tipo de programas de prueba es simular el comportamiento de
aplicaciones del mundo real. Para elaborar estas pruebas sintéticas se estudian
una serie de aplicaciones y se desarrolla un código artificial que mezcla los
cálculos matemáticos, bucles, llamadas a funciones, etc. Las series de
programas de prueba sintéticos más conocidas son Whetstone y Dhrystone.
Los Benchmark Sintéticos están formados por las rutinas más repetitivas de los
programas más utilizados.
Dhrystone Benchmark (MIPS). -Miden la eficiencia del procesador y del
compilador en un entorno de desarrollo de sistemas con lenguajes de alto nivel.
Su valor es expresado en instrucciones Dhrystone por segundo (Dhrystone
MIPS, millones de instrucciones Dhrystone por segundo). No realiza
operaciones en coma flotante, por lo que muchos fabricantes no lo consideran
como una medida adecuada para definir el rendimiento de hoy en día. Los
resultados se relativizan respecto al número de instrucciones Dhrystone por
segundo que son alcanzadas en un VAX 11/780.
Whetstone Benchmark. - predecesora del Dhrystone, es una medida
desarrollada para evaluar sistemas que se vayan a destinar a la ejecución de
pequeños programas científicos y de ingeniería. Sus programas se han
implementado en FORTRAN e incluyen cálculos con enteros y en coma
flotante, manipulación de arrays y saltos condicionales. Esta prueba predice
cómo serán ejecutadas aplicaciones que hacen un uso intensivo de la unidad
central de proceso. Los resultados son expresados en Kwips (miles de
instrucciones Whetstone por segundo)
Benchmarks Reducidos o de juguete
Los programas reducidos tienen entre 10 y 100 líneas de código y producen un
resultado que el usuario conoce antes de ejecutarlo. Algunos ejemplos de este
tipo de Benchmarks serían: el Towers, que resuelve el problema de las torres
de Hanoi con muchas llamadas recursivas; el Perm, que calcula permutaciones
de 7 tornadas de 5 en 5 y los programas Criba de Eratóstenes, Puzzle y
Quicksort, que son los más populares porque son pequeños, fáciles de
introducir y de ejecutar en cualquier computador.
Estos programas, al ser tan pequeños y sencillos, eran muy vulnerables, era
muy fácil mejorar el rendimiento para un programa concreto, por lo que se pasó
a los Benchmark Kernel o de núcleo.
Kernel Benchmarks. -Son programas de pruebas formados por pequeñas
piezas clave de programas reales que evalúan el rendimiento y lo aíslan de las
características individuales de una máquina, permitiendo explicar las razones
de las diferencias en los rendimientos de programas reales.
Los ejemplos más conocidos son el “Livermore Loops”, una serie de 21
fragmentos de bucles pequeños, y el “Linpack”, formado por un paquete de
subrutinas de álgebra lineal. Sólo tratan algunos aspectos y son antiguos. No
existen núcleos para evaluar prestaciones gráficas.
Programas Reales. -Son programas hechos con partes de programas que
realmente se utilizan mucho (procesadores de texto, compiladores,
herramientas CAD, etc). Los problemas que presentan son que dependen
mucho de los datos de entrada, suelen ser complejos de usar, los S.O. sobre
los que se prueban suelen ser incompatibles y no son ni estándar ni de libre
distribución.
4. ¿Cuáles con las 5 mejores supercomputadoras del mundo y donde
se encuentran?, lea los siguientes artículos como referencia
1. El SUNWAY TAIHULIGHT (2016) es un computador que, hasta junio del
2016, es calificada como la más rápida supercomputadora del mundo, con
un índice de 93 PETAFLOPS en el punto de referencia de LINPACK. Esto
es casi tres veces más rápido que el titular anterior del registro, TIANHE-2,
el cual corre a 34 PETAFLOPS. Esta súper computadora en el centro
nacional de supercomputación de china en la ciudad de WUXI, en la
provincia de JIANGSU, china. Tiene un consumo energético de 15 MW y su
propósito es de prospección de petróleo, ciencias de la vida, el tiempo, el
diseño industrial, la investigación de fármacos.
2. TIANHE-2 (MILKYWAY-2) -(2015)
Desarrollada por la universidad nacional de tecnología de defensa de china
(NUTT) y la empresa china INSPUR. Tiene un rendimiento de 33,86
PETAFLOPS (33.860.000.000.000.000 operaciones en coma flotante por
segundo), un pico teórico de 54,9 PETAFLOPS, Está ubicado en el nacional
de supercomputadora en GUANGZHOU de china.
3. TITAN (2015)
Desarrollado por CEY INC. Una empresa estadounidense dedicada a la
fabricación de tecnología de este tipo. CRAY TITAN posee 299.008
núcleos, con 18.688 CPUS AMD OPTERON y cuenta con esa misma
cantidad de GPUS TESLA K20X por cada microprocesador. El tamaño
resultante de la memoria RAM es de 710 TIB, con 10 PB de
almacenamiento y cuenta con más de 10.000 discos rígidos de 1 TB A 7200
RPM. Diseñada para estudiar fenómenos naturales desarrollando modelos
virtuales, por ejemplo, de tormentas (huracanes), física de moléculas o
cualquier exigencia del tipo científico (como las requeridas por la medicina),
está ubicada en DOE/ SC/ laboratorio nacional de OAK RIDGE ESTADOS
UNIDOS.
4. SEQUOIA-BLUE GENE
Se ubica en esta de california, Estados Unidos, IBM SEQUOIA pertenece al
tipo de ordenadores IBM BLUE GENE/Q en cual posee un rendimiento de
16.3 PETAFLOPS por segundos (operaciones de coma flotante por
segundo, unidad de media del rendimiento de una computadora). A partir
de esta velocidad, la supercomputadora IBM SEQUOIA es capaz de
calcular en una hora lo mismo que unos 6.700 millones de personas con
una calculadora en un periodo de tiempo de 320 años.
5. FUJITSU K COMPUTER
Creada por el grupo informático FUJITSU y un instituto japonés de
investigación. Totaliza 88.128 procesadores que trabajan a concertados,
logro una marca de 10.51 PETAFLOPS (10.51 billones de operaciones de
punto flotante por segundo). Se utiliza para investigación climática,
meteorología, prevención de catástrofes y próximamente en medicina.