Chapter 1 : Relative Performance, CPU time

Relative Performance

Performance는 1/execution time으로 정의할 수 있다.

 

그렇다면 "X는 Y보다 n배 빠르다"를 어떻게 표현할 수 있을까?

 

 

위 표현은 x의 performance / y의 performance로 나타낼 수 있고 performance는 excution time의 역수이므로 위와 같이 나타낼 수 있다.

 

예를 들어 A의 execution time은 10s B의 execution은 15s라면 A는 B보다 15/10=1.5배 빠르다고 할 수 있다.

 

실행시간(Execution time)은 Elapsed time과 CPU time으로 나눌 수 있다.

Elapsed time은 시스템이 프로그램을 처리하는데 드는 총 시간을 의미한다.( Processing, I/O, overhead 등 모든 시간을 포함 )

CPU time은 CPU가 일을 처리하는 데 걸리는 시간을 의미한다. user CPU time과 system CPU time으로 이루어져 있다.

 

 

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CPU Time

 

CPU는 해야할 일을 Clock period 단위로 할당 받는다.

 

 

Clock frequency는 Clock period의 역수이다.

만약 Clock period가 250ps라면 Clock frequency = 1 / (250*10^(-12) ) = 4*10^9 = 4 MHz가 된다.

 

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CPU Time의 정의는 다음과 같다.

 

 

따라서 CPU 성능은 Clock cycle을 줄이거나 Clock rate을 늘리면 향상된다.

 

만약 Clock Rate이 2 GHz이고 CPU time이 10s인 컴퓨터 A가 있다고 가정할 때, CPU time이 6s인 컴퓨터 B는 컴퓨터 A보다 얼마나 빨라야 할까? (단, A보다 Clock cycle이 1.2배 많다 )

 

 

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Clock Cycles는 IC(Instruction Count)*CPI(Cycles per Instruction)으로 표현된다. 따라서 CPU time은 아래와 같이 정의 될 수 있다.

 

 

여기서 IC는 Static IC와 Dynamic IC로 나누어진다.

Static IC란 user가 작성한 instruction을 세는 것이고 Dynamic IC란 실제 프로그램이 돌아갈 때 실행되는 instruction을 세는 것이다. 

for(int i=0;i<100;i++){ // Static IC : 3
    printf("hi\n");   // Dynamic IC : 100 + ɑ
}

 

CPU time 정의에서의 IC는 Dynamic IC를 의미한다.

IC는 ISA(Instruction Set Architecture)와 Compiler에 의해 결정된다.