Đang tải... (xem toàn văn)
Bài thực hành số 1 HDTH môn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Bộ môn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM 1 BENCHMARK (IN COMPUTING) Mục đích Tìm hiểu về Benchmark tron[.]
HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark BENCHMARK (IN COMPUTING) Mục đích Tìm hiểu Benchmark máy tính Biết cách sử dụng diễn giải thông số phần cứng so sánh thực Bechmark số phần mềm phổ biến Tóm tắt lý thuyết Benchmark gì? Khi bạn sử dụng cơng cụ hay chương trình để đánh giá phận hay tồn hệ thống PC với độ đo xác định, đem kết thu (đặc trưng chương trình đánh giá) so với sở liệu kết có sẵn hay với hệ thống khác bạn thực cơng việc “Benchmark” Trong lĩnh vực máy tính, Benchmark việc sử dụng hay nhiều chương trình phần mềm máy tính để tính tốn hiệu hoạt động thiết bị phần cứng dựa số đặc tính cụ thể (CPU clock speed, Memory read/write, Tốc độ tính số chấm động – FPU, Tỷ lệ frame per second hiển thị đồ họa…) cách chạy test chuẩn định sẵn, cuối so sánh chúng với hệ thống khác test nhằm giúp người sử dụng có nhìn tổng quan “sức mạnh” hệ thống mình, cách tương đối Ngồi người ta sử dụng thuật ngữ Benchmark để nói tương quan tốc độ ổn định phần mềm máy tính (Compiler, Database management systems…) đơn giản kiểm tra đắn chúng Tuy nhiên phạm vi thực hành xem xét Benchmark cho phần cứng máy tính Tại lại cần Benchmark? Người tiêu dùng mong muốn có sản phẩm phải thật đáng với đồng tiền họ bỏ ra, tất nhiên người tiêu dùng hiểu rõ cần muốn mua có xác với nhu cầu chưa Đối với sản phẩm liên quan tới PC, may thay có kết Benchmark mà từ đó, người tiêu dùng biết nên đầu tư vào sản phẩm cho xác Tuy nhiên xin lưu ý kết Benchmark giá trị tham khảo khơng thể dựa hồn tồn vào để kết luận “sức mạnh” nói chung phần cứng / hệ thống thiết bị thuộc nhiều nhà sản xuất khác có kiến trúc hồn tồn khác (Ví dụ: CPU Intel & AMD; GPU nVidia & ATI) dẫn đến có ưu khuyết điểm khác Mặt khác nhà sản xuất chỉnh sửa nhằm tối ưu cho test công cụ Benchmark nhiên chạy thực tế lại không Benchmark thường quan tâm đến yếu tố gì? Thơng thường, Benchmark cách so sánh cho người quan tâm đến lượng thời gian mà họ có, tức dùng Benchmark để xem thiết bị làm việc nhanh với khối lượng công việc (tốc độ, thời gian xử lý) Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -1- HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Bên cạnh đơi tốc độ chưa phải tất cả, người ta quan tâm đến chất lượng xử lý (vì có xử lý nhanh mà chất lượng tệ khơng phải tốt) Đây trường hợp tiêu biểu Benchmark GPU (Graphic Control Unit), ngồi thơng số hiển thị frame hình giây, người ta phải đề cập số frame/s có chế độ (Low / Middle / High quality; có khử cưa khơng, có lần…) Phân loại Benchmark Như đề cập trên, lĩnh vực Computing, Benchmark thường dùng để đo so sánh hiệu phần cứng phần mềm (ít hơn) Tuy nhiên dù phần cứng hay phần mềm phép thử Benchmark áp dụng trường hợp sau: Benchmark thực tế (Real-world): Các test mà người dùng sử dụng ngày, thực có nhu cầu vận hành thực tế o Ví dụ: Benchmark xử lý đồ họa cho PC game đó, Benchmark thời gian chạy nén giải nén file lớn… Benchmark giả lập (Systhetic / Artificial): Các test thử nghiệm “giả” (rất xảy thực tế) nhằm mục đích tập trung đo số thơng số xử lý cụ thể thiết bị o Ví dụ: Benchmark thời gian xử lý render hình chip GPU muốn vẽ ma trận hình Fractal, Benchmark thời gian tính tốn lưu trữ CPU nhân, chia nhiều số chấm động lớn / nhỏ liên tục… Thông thường người ta thường chạy Benchmark giả lập Benchmark thực tế người quan tâm hơn, lý việc tạo mơi trường test thực tế phù hợp mục đích người test ln phức tạp khó việc làm “giả” chúng Với việc dùng Benchmark giả lập tạo môi trường đồng với test cho hệ thống khác tùy biến test-case nhằm mục đích đưa kết khách quan Tuy nhiên điều đem lại số khuyết điểm: Người tiêu dùng (người review kết quả) liệu Benchmark giả lập có xảy thực tế để đạt kết hay khơng? Nếu chẳng tơi dùng hay gặp chúng, có cần thiết để đo Benchmark chúng? Tuy nhiên tâm lý nhiều người tiêu dùng “Thà có (mạnh hơn) cịn khơng, tơi chẳng cần” nên kết Benchmark giả lập nhà sản xuất trọng nhiều Tạo hệ “thiếu lành mạnh”: Người sản xuất tập trung tối ưu sản phẩm họ kết giả lập thật cao mà quên lực “chiến đấu” thực tế Ví dụ: Phần mềm Benchmark PCMark 2005 có xu hướng cho điểm hệ thống dùng CPU Intel cao AMD, hay 3dMax (Benchmark đồ họa) “thích” chip ATI nVidia… Nguyên tắc Benchmark Ở phép đo so sánh nào, cụ thể Benchmark, phải đáp ứng nguyên tắc sau (3R): Real-world (thực tế), Relevance (thích hợp) Repeatability (có khả lặp lại) Real-world: Như nói trên, người ta muốn việc đo so sánh cần phải thực mơi trường thực tế nhằm có nhìn khách quan Đơi có loại Benchmark mà bạn chẳng biết có chúng xảy thực tế khơng, có cần thiết với nhu cầu bạn sử dụng máy tính hàng ngày khơng hay chí thơng số dùng để Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -2- HDTH môn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark làm gì? Do vấn đề Benchmark real-world mong muốn nguyên tắc Benchmark ngày Relevance: Sẽ khơng hợp lý nhìn vào kết Benchmark kết luận tốc độ GPU ảnh hưởng nhiều đến tốc độ xử lý phần mềm Microsoft Excel, ta muốn Benchmark hệ thống để so sánh tốc xử lý phần mềm Notepad Do Benchmark chẳng có ý nghĩa chúng khơng liên quan đến nhu cầu ý nghĩa thực tế thiết bị Benchmark Repeatability: Bạn có thiết bị phần cứng cao cấp với nhiều tính nhiên bạn khơng thể dựa vào để kết luận nhanh nhiều so với thiết bị phần cứng khác mà khơng trang bị tính đó, thiết bị có tính ngược lại mà thiết bị bạn khơng có Nói cách khác, kết Benchmark phải có giá trị so sanh cụ thể số Ngồi lần đo Benchmark lặp lại, biến thiên sai số không được lớn (cỡ vài chục %), vài % chấp nhận (do biến thiên thay đổi liên tục môi trường test) Công cụ Everest Hiện giới có nhiều cơng cụ tổng qt chun dành cho Benchmark PC Everest, WorldBench, PCMark, Sisoft Sandra, HWinfo32…hay công cụ Benchmark dành cụ thể cho chức đó, ví dụ xử lý đồ họa 3dMax Ở phạm vi hướng dẫn thực hành xin đề cập đến công cụ đơn giản hiệu Everest nhằm giúp sinh viên có nhìn cụ thể cơng cụ Benchmark Everest phần mềm quản lý thông tin tổng quát (phần cứng & phần mềm) PC, bên cạnh cịn cung cấp test nhằm Benchmark hệ thống khác Lưu ý Everest sử dụng Benchmark giả lập (Systhetic) nhằm giúp người dùng có nhìn nhanh chóng dễ dàng so sánh với hệ thống loại khác khơng có Benchmark thực tế (Real-world) Cuối Everest cung cấp cơng cụ test chuẩn đốn đĩa cứng, nhớ hình hay ổn định (nhiệt độ, tần số hoạt động) hệ thống xem có hoạt động tốt khơng (chứ khơng có mục đích so sánh Benchmark) Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -3- HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Giao diện Everest Quản lý số thơng tin phần cứng quan trọng: Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -4- HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Thông tin tổng quát CPU Công nghệ CPU hỗ trợ Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -5- HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Motherboard Bộ nhớ RAM Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -6- HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Benchmark: Everest hỗ trợ Benchmark dành cho: Memory, CPU, FPU (Floating Point Unit) chia nhiều test-case: Cửa sổ danh sách phía phải thơng số hệ thống sở liệu trước đo Ý nghĩa test-case Everest: Memory Read: Benchmark đo băng thông tối đa đạt thực thao tác đọc nhớ RAM, mã nguồn test-case viết hợp ngữ nên tối ưu cho nhiều hệ thống xử lý CPU khác Test-case đọc khối 16MB nhớ, với data buffer MB từ nhớ hệ thống đưa vào CPU theo chiều thẳng liên tục không ngừng (no break) Lưu ý để tránh việc hệ thống có hỗ trợ con-current threads giành lợi lớn, Benchmark sử dụng processor thread để xử lý Memory Write: Giống Memory Read, ghi từ CPU sang nhớ hệ thống Memory Copy: Giống Memory Read, copy khối 8MB nhớ, MB data buffer từ chỗ sang chỗ khác thông qua CPU Memory Latency: Đo độ trễ thông thường CPU đọc liệu từ nhớ Memory Latency có nghĩa thời gian trễ tính từ lúc CPU bắt đầu thực lệnh đọc từ nhớ liệu thực từ nhớ nằm ghi bên CPU Khối liệu để đọc MB với độ trượt 1KB Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -7- HDTH môn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark CPU Queen: Đây benchmark đơn giản việc dự đoán nước toán “Queen`s problem” (cờ vua) http://mathworld.wolfram.com/QueensProblem.html nhằm đánh giá khả tính tốn CPU, phép thử dùng khoảng 1MB nhớ CPU PhotoWorxx: Benchmark thực nhiều tasks trình xử lý ảnh số ảnh hệ màu RGB lớn: o Fill o Flip o Rotate90R (rotate 90 degrees CW) o Rotate90L (rotate 90 degrees CCW) o Random (fill the image with random coloured pixels) o RGB2BW (colour to black & white conversion) o Difference o Crop Phép thử nhằm làm cho thành phần tính tốn số học CPU phải làm việc Bởi phép thử tiến hành điều kiện băng thông nhớ lớn nên không hiệu dùng multi-thread để xử lý CPU PhotoWorxx dùng thread với mã lệnh hợp ngữ x86 CPU ZLib: Benchmark thực nén file lớn theo chuẩn ZLib version 1.2.3 (http://www.zlib.net) nhằm đánh giá khả phối hợp CPU nhớ CPU ZLib sử dụng mã lệnh hợp ngữ x86, nhân, thread CPU AES: Tương tự CPU ZLib, CPU AES mã hóa giải nén file theo chuẩn AES 256 bit (còn gọi Rijndael), Benchmark viết mã hợp ngữ x86, nhân, thread, dùng 48MB nhớ FPU Julia: Benchmark tính tốn hệ số dấu chấm động đơn (32 bits) tốn lớn vẽ hình Julia fractal, Benchmark viết mã hợp ngữ x86, nhân, thread, dùng 1MB nhớ FPU Mandel: Benchmark tính tốn hệ số dấu chấm động kép (64 bits) tốn lớn vẽ hình Mandelbrot fractal, Benchmark viết mã hợp ngữ x86, nhân, thread, dùng 1MB nhớ FPU SinJulia: Benchmark tính tốn hệ số dấu chấm động mở rộng (80 bits) tốn lớn vẽ hình Julia fractal chỉnh sửa, Benchmark viết mã hợp ngữ x86, nhân, thread, dùng 1MB nhớ Nếu bạn muốn Benchmark hệ thống bạn test-case cụ thể (Ví dụ Memory Read) nhấn nút Refresh Toolbar hay nhấn F5 để Everest bắt đầu đo Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -8- HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Kết Benchmark hệ thống sau đo với phép thử Memory Read Lưu ý: Để đạt kết cao có thể, trước Benchmark nên tắt tất ứng dụng xài, giữ lại tối thiểu (Ví dụ giữ lại phần mềm Everest) Ngoại trừ test-case Memory Latency (độ trễ nhớ), điểm cao có nghĩa tốt Đối với Memory Read Memory Write test-case: Đơn vị đo lường MB (Megabytes)/s Memory Latency: ns (nanosecond = 10-6 s) CPU ZLib: KB (Kilobytes) / s Còn lại: Điểm số tương đối test-case đặt Ngồi cịn có chức khác để đo chuẩn đoán hoạt động hệ thống, ổ cứng, hay nhớ (Trong phần Tools)… Bộ môn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM -9- HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - Benchmark - 10 HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Benchmark Tài liệu tham khảo http://en.wikipedia.org/wiki/Benchmark_%28computing%29 Google (Benchmark Computing keyword) Bài tập Hãy tìm hiểu cơng cụ PC Benchmark khác PCMark, WorldBench so sách với Everest, đặc biệt nhấn mạnh với test-case mà chúng dùng để đo hiệu Mở rộng Ngoài PC Benchmark cịn có phần mềm chun để đo so sánh hiệu chức / thành phần cụ thể PC (Ví dụ đồ họa hay độ nhạy chuột dpi) Hãy tìm hiểu xem phần mềm cho biết chúng dùng phép thử để đo? Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - - 11