CPU dan Clock Speed

Clock Speed, Kecepatan yang dijalankan mikroprosesor setiap instruksi CPU membutuhkan sejumlah detak untuk melaksanakan setiap instruksi. Semakin cepat laju detak, semakin cepat CPU dapat mengeksekusi instruksi.

Clock Speed, Diukur dalam MHz, 1 MHz mewakili 1 juta siklus per detik, atau dalam GHz, 1 GHz mewakili 1 ribu juta siklus per detik. Semakin tinggi kecepatan CPU, semakin baik komputer akan melakukan. Komponen seperti RAM, Hard drive, Motherboard, dan Inti Prosesor (Inti Ganda atau Quad Core) dapat meningkatkan kecepatan komputer.

Kecepatan CPU menentukan berapa banyak perhitungan yang dapat dilakukan dalam satu detik waktu. Semakin tinggi kecepatannya, semakin banyak perhitungan dapat dilakukannya, sehingga membuat komputer lebih cepat.

Prosesor memiliki Inti Ganda atau Quad, kinerja komputer meningkat bahkan jika kecepatan CPU tetap sama. Prosesor Dual-Core 3.0 GHz mampu melakukan dua kali lipat jumlah perhitungan sebagai prosesor Single-Core 3.10 GHz.

Definisi Waktu

Waktu ditentukan dengan cara berbeda, tergantung pada apa yang di ukur:
➤ Waktu Merespon :
Waktu antara awal dan penyelesaian tugas. Termasuk waktu yang dihabiskan untuk mengeksekusi pada CPU, mengakses disk dan memori, menunggu I/O dan proses lainnya dan overhead sistem operasi. Sebagai Waktu Eksekusi.
➤ Throughput:
Jumlah total pekerjaan yang dilakukan dalam waktu tertentu.
➤ Waktu Eksekusi CPU:
Total waktu CPU menghabiskan komputasi pada tugas yang diberikan (tidak termasuk waktu untuk I/O atau menjalankan program lain).

Mengukur Kinerja Prosesor

• Pipeline - Meningkatkan kinerja
• Program - Harus dioptimalkan
• Cache - Meningkatkan kinerja
• Benchmark - Mengukur kinerja
• Pabrikasi Perangkat - Meningkatkan kinerja
• Optimasi - Dimungkinkan

Computer Clock
Berjalan pada laju yang konstan dan menentukan kapan peristiwa ditempatkan di perangkat keras. Clk - Clock Period.

➽ Clock Cycle Time, Waktu untuk satu periode Clock hingga berlalu.
➽ Clock Rate, Kebalikan dari waktu siklus Clock
Jika komputer memiliki waktu siklus 5 ns, laju Clock.

➽ Cycles Per Instruction (CPI)

Contoh:

Anggap Benchmark memiliki 100 instruksi:

➥ 25 Instruksi Loads/Stores (Mengambil 2 siklus)

➥ 50 Instruksi Adds (Membutuhkan 1 siklus)

➥ 25 Instruksi Square Root (Membutuhkan 50 siklus)

CPI = ((0,25 * 2) + (0,50 * 1) + (0,25 * 50)) = 13,5

➽ CPU Time, Untuk waktu CPU saat memproses.

Contoh 1:
➥ Clock Rate CPU adalah 1 MHz
➥  Program membutuhkan 45 juta siklus untuk dieksekusi
➥  Waktu CPU = 45.000.000 * (1/1.000.000) = 45 detik

Contoh 2:
➥  Clock Rate CPU adalah 500 MHz
➥  Program membutuhkan 45 juta siklus untuk dieksekusi
➥  Waktu CPU = 45.000.000 * (1 / 500.000.000) = 0,09 detik

Benchmark Komputer

➽ Patokan adalah program atau serangkaian program yang digunakan
untuk mengevaluasi kinerja komputer.
➽ Benchmark memungkinkan membuat perbandingan kinerja
berdasarkan waktu eksekusi
➽ Benchmark seharusnya
➽ Jadilah perwakilan dari jenis aplikasi yang dijalankan di komputer
➽ Jangan terlalu bergantung pada satu atau dua fitur komputer
➽ Tolak ukur sangat bervariasi dalam hal kompleksitasnya dan kegunaannya.

Metrik Kinerja

Metrik pemasaran untuk kinerja komputer disertakan

MIPS: Millions of floating point operations per second
➽ MIPS = jumlah instruksi / (waktu eksekusi x 10 6)
➽ Sebagai contoh, sebuah program yang mengeksekusi 3 juta instruksi
dalam 2 detik memiliki rating MIPS 1,5
➽ Keuntungan: Mudah dimengerti dan diukur
➽ Kekurangan: Mungkin tidak mencerminkan kinerja yang sebenarnya,
karena instruksi sederhana lebih baik.

MFLOPS: Jutaan operasi floating point per detik
➽ MFLOPS = operasi floating point / (waktu eksekusi x 106)
➽ Misalnya, program yang mengeksekusi 4 juta Floating Point.
Instruksi dalam 5 detik memiliki rating MFLOPS 0,8
➽ Keuntungan: Mudah dimengerti dan diukur
➽ Kekurangan: Sama seperti MIPS, hanya mengukur Floating Point.

Ringkasan Kinerja

➽ Dua ukuran kinerja utama adalah
➥  Waktu eksekusi: Waktu untuk melakukan tugas
➥  Throughput: Jumlah tugas yang diselesaikan per satuan waktu
➽ Kinerja dan waktu eksekusi adalah timbal balik.
Meningkatkan kinerja, mengurangi waktu eksekusi.
➽ Waktu untuk menjalankan program yang diberikan dihitung:
➥  Waktu CPU = Jumlah instruksi x CPI x clock cycle time
➥  Waktu CPU = Jumlah instruksi x CPI / clock rate
➽ Faktor dipengaruhi oleh
➥  Teknologi Kompiler
➥  Set Arsitektur instruksi
➥  Organisasi Mesin dan teknologi yang mendasari.

Arsitektur

Desain (IBM XT), CPU, RAM dan perangkat I/O dihubungkan pada satu dan bus yang sama, dan semuanya berjalan serempak (dengan kecepatan yang sama). CPU memutuskan Frekuensi Clock dimana perangkat lain harus berfungsi:

Ketiga perangkat "Terkunci satu sama lain", bekerja pada Frekuensi Clock terendah. Arsitektur PC pertama, kecepatannya sangat lambat.

1987, Compaq menemukan ide memisahkan bus sistem dari bus I / O, sehingga kedua bus bekerja pada Frekuensi Clock berbeda. CPU dan RAM bekerja di bus sendiri, terlepas dari perangkat I/O, kecepatan ditingkatkan.

Frekuensi Clock CPU ditingkatkan sehingga RAM tidak bisa mengikuti. Intel menggunakan Clock Doubling pada prosesor 80486. RAM yang tersedia tidak dapat mengikuti kecepatan 66 MHz di mana 80486 dapat berfungsi.

Solusinya memberi CPU dua kecepatan kerja.
➽ Frekuensi Clock Eksternal
➽ Frekuensi Clock Internal

Sistem menempatkan tuntutan berat pada RAM, ketika CPU secara internal memproses data dua kali lebih banyak, tentu harus “Feed” lebih sering. Karena RAM hanya bekerja setengah secepat CPU.

Solusi, 486 diberi Cache L1 Built-In, mengurangi ketidakseimbangan antara RAM lambat dan Prosesor cepat. Cache tidak meningkatkan bandwidth (RAM tidak bekerja lebih cepat), tetapi memastikan efisiensi lebih dalam Transfer Data ke CPU, sehingga mendapat data yang tepat.

Clock Doubling, Memungkinkan prosesor dengan Frekuensi Clock yang lebih tinggi. Pentium diperkenalkan, modul RAM baru dan bus sistem menjadi 66 MHz. Pentium II dan III, bus sistem ditingkatkan menjadi 100 dan 133 MHz.