7장 : 고성능 컴퓨터시스템 구조 - (5) 성능 분석과 측정

(컴퓨터의 성능을 분석함을 의미)

<요약>

• 성능 분석 방법
  • 기존 시스템 분석
  • 시뮬레이션
  • 분석 모델링
• 성능 측정 방법
  • 클럭 주파수
  • MIPS
  • MFLOPS
  • SPEC(벤치마크 프로그램)
  • 실행시간

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1. 성능 분석 방법

• 종류
  • 기존 시스템 분석
  • 시뮬레이션
  • 분석 모델링

2. 기존 시스템 분석

• 의미
  • 실제 컴퓨터 대상으로, 변수(버퍼 등)에 따라 성능 변화를 측정
• 장점
  • 성능 측정이 가장 정확
• 단점
  • 컴퓨터의 다른 요인들이 영향을 줄 수 있기 때문에 측정이 어려움

3. 시뮬레이션

• 의미
  • 시스템의 중요 기능 대상으로 시뮬레이션을 돌림
• 장점
  • 높은 유연성
  • 컴퓨터 구매보다 저렴
• 단점
  • 시뮬레이션 비용
    • (시뮬레이션 개발 시간, 실행 시간 등)

4. 분석 모델링

• 의미
  • 수학적 기법으로 성능을 분석
  • 위의 2가지 방법에 대한 결과가 합리적인지 판단하는데 도움을 줌

5. 성능 측정 척도

• 의미
  • 시스템 성능에 대한 실제 값
• 좋은 성능을 위한 특성
  1. 선형성
     • 척도 값이 실제 성능과 비례
       • 척도값 실행 속도 2배 → 실제 프로그램 실행 속도 2배
  2. 신뢰성
     • A의 척도값이 B보다 좋으면, A는 B보다 성능이 항상 좋아야함
  3. 반복성
     • 같은 실험에서 동일한 척도 값이 나와야함
  4. 측정의 용이성
     • 척도값을 구하기 쉬워야 함
  5. 일관성
     • 다른 시스템 환경에서도 동일한 척도 값이 나와야함
  6. 독립성
     • 제조업체의 영향을 받으면 안됨?

6. 성능 척도 측정 방법

• 종류
  • 클럭 주파수
  • MIPS
  • MFLOPS
  • SPEC(벤치마크 프로그램)
  • 실행시간

7. 클럭 주파수

• 의미
  • 성능 척도를 구하기 위해 클럭 주파수를 측정
• 3,4,5,6 번 특성 만족
• 1, 2번 특성 만족X
  • 클럭 주파수가 빠르다고 해서 프로그램의 실행 속도가 더 빠르다고 보장할 수 없음

8. MIPS

• 의미
  • 초당 몇 개의 명령 실행 가능한지 측정
• 3, 4, 6번 만족
• 1, 2, 5번 만족X
  • 1번
    • MIPS 속도가 2배 늘어도, 성능이 2배가 되지는 않음
  • 2, 5번
    • 각 프로세서마다 1개의 명령어로 수행 가능한 결과량이 다름

9. MFLOPS

• 의미
  • 초당 몇 개의 부동 소수점 값을 산술 연산하는지 측정
• 단점
  • 부동 소수점을 수행하지 않는 프로그램은 등급 최하위
  • 2, 5, 6번 만족X

10. SPEC(벤치마크 프로그램)

• 의미
  • 정수, 부동 소수점 연산으로 성능 측정
• 방법
  • 각 테스트 케이스에서 실행 완수를 위한 시간 측정
  • 각 프로그램에서 실행된 시간들을 조합
  • 정규화로 나타내서 모든 값을 평균화
• 단점
  • 2, 6번 만족X
    • 2번(신뢰성)
      • SPEC이 상대적으로 낮은데 더 빨리 실행되는 경우 있음
    • 6번(독립성)
      • PC 제조업체에서 자신에게 유리한 벤치마크 프로그램 버전으로 돌림
      • 벤치마크 프로그램에게 맞춰서 PC 최적화하는 경우 있음
• CPI
  • 프로그램의 모든 명령을 수행하는데 필요한 프로세스 클럭 수 가중 평균
  • 프로그램 실행 총 시간(T)
    • T = N * CPI * Tclock
      • Tclock : 프로세서 클럭 한 주기
      • N : 명령어 개수
  • 예제
    • 38p

10.2 벤치마크 전략

• 종류
  • 고정 계산 벤치마크
    • 일정 양 계산 수행을 하는데 필요한 시간 측정
  • 고정 시간 벤치마크
    • 일정 시간에 수행되는 연산량 측정
  • 가변 계산 및 가변 시간 벤치마크
    • 계산을 계속 추가하면서 결과가 계속 향상되는지 측정

11. 실행시간

• 의미
  • 성능 측정을 위해, 주어진 프로그램 수행하는데 필요한 시간 측정
• 장점
  • 대부분의 성능 척도 특성을 만족
• 주의사항
  • 해당 PC에서 다른 프로그램이나 운영체제 작업이 발생하면 실행시간이 더 걸릴 수 있음