Folie 1 - Weblearn

Transcription

Folie 1 - Weblearn

Leistungsvergleich
mobiler IntelIntel-Systeme
single vs. dual core
Frank Kuchta
Markus Rüger
Inhalt

Motivation

Ziel & Aufgabendefinition

Hardware - Architektur

Test-Umgebung

Benchmarks

Fazit
Inhalt

Motivation



Test-Umgebung

Benchmarks

Fazit
Motivation

P ro d u ktb e w e rb u n g „C o re D u o “
 „D ie d o p p e lte P ro ze sso rle istu n g fü r m e h r M u ltita skin g “
 „E in e m e h r a ls d o p p e lt so h o h e G e sa m tle istu n g fü r S p ie le
und G ra fika n w e n d u n g e n “
Zitat Intel
http://www.intel.com/personal/computing/emea/deu/centrinositelet/index.htm?pin=Intel:


Was steckt wirklich dahinter?
Wie hoch sind der Leistungsgewinn und der
praktische Nutzen wirklich?
Inhalt

Motivation



Test-Umgebung

Benchmarks

Fazit

mobile Intel-Systeme

Änderungen in der Architektur
 Pentium M / Core Duo / Core 2 Duo

Leistungsvergleich
 Pentium M vs. Core Duo

Kaufempfehlung
Inhalt

Motivation



Test-Umgebung

Benchmarks

Fazit
P5
• Pentium®
P6
• Pentium® Pro
• Pentium® II/III
Intel
NetBurst®
Banias
• Pentium® 4
• Pentium® D
• Xeon®
• Pentium® M
• Core Duo®
Intel®
Core™
• Core 2 Duo®
Hardware – Architektur : Banias
Pentium M bzw. Centrino








basiert auf der P6 Architektur
Micro Ops Fusion
Advanced Branch Prediction
SSE 2
div. Energiesparmaßnahmen
L1-Data-Cache: 32 KByte
L2-Cache: 1.024 KByte
400 MHz FSB
Bildquelle: [Banias]
Hardware – Architektur : Dothan
Pentium M bzw. Centrino

90nm Fertigungstechnik
bis zu 2 GHz Taktrate
Enhanced Data Prefetcher
L2-Cache: 2.048 KByte

533 MHz FSB



Bildquelle: [Dothan]
Hardware – Architektur : Yonah
Core Duo


basiert weitestgehend auf dem Dothan
65nm Fertigungstechnik; 2 Cores

L1-Data-Cache: 2x32 KByte
L2-Cache: 2.048 KByte Shared Cache

SSE 3

667 MHz FSB

Bildquelle: [Yonah]
Hardware – Architektur : Merom
Core 2 Duo

Wide Dynamic Execution
 Micro-Op Fusion
 Macro-Op Fusion (IF-THEN-ELSE)
 Extended Stack Point Tracker

Smart Memory Access
 load & store Operationen
 out-of-order
 L1-Data-Cache Prefetcher

Hardware – Architektur : Merom
Core 2 Duo

Advanced Digital Media Boost
 drei 128 Bit SSE A L U ‘s

Intelligent Power Capability

EM64T
VT-x Befehlssatz



L1 Data-Cache: 2x32 KByte
L2-Cache: 4.096 KByte Shared Cache
Bildquelle: [Merom]
Inhalt

Motivation



Test-Umgebung

Benchmarks

Fazit
Testumbegebung Hardware (1)
Frank Kuchta vs. Markus Hanses
Intel Pentium M 725
Intel Core Duo T2300
Number of cores
1
2
Code Name
Dothan
Yonah
Technology
90 nm
65 nm
Core Speed
1616.9 MHz
1651.1 MHz
L1 Data cache
32 KBytes, 8-way set
associative, 64-byte line size
2 x 32 KBytes, 8-way set
L2 cache
Instruction sets
MMX, SSE, SSE2
MMX, SSE, SSE2, SSE3
Memory
DDR - 1280 MBytes
168.4 MHz
DDR2 - 2048 MBytes
264.2 MHz
Windows Version
Microsoft Windows XP Home
Edition Service Pack 2
Frank Kuchta vs. Markus Hanses
Intel Pentium M 725
Number of cores
1
2
Code Name
Dothan
Yonah
Technology
90 nm
65 nm
Core Speed
1616.9 MHz
1651.1 MHz
L1 Data cache
L2 cache
Instruction sets
MMX, SSE, SSE2
Memory
DDR - 1280 MBytes
168.4 MHz
DDR2 - 2048 MBytes
264.2 MHz
Windows Version
Holger Wolf vs. Markus Rüger
Intel Pentium M 770
Number of cores
1
2
Code Name
Dothan
Yonah
Technology
90 nm
65 nm
Core Speed
2131.5 MHz
1999.4 MHz
L1 Data cache
L2 cache
Instruction sets
MMX, SSE, SSE2
Memory
DDR2 - 1024 MBytes
266.4 MHz
DDR2 – 2048 MBytes
333.2 MHz
Windows Version
Microsoft Windows XP
Professional Service Pack 2
Holger Wolf vs. Markus Rüger
Intel Pentium M 770
Number of cores
1
2
Code Name
Dothan
Yonah
Technology
90 nm
65 nm
Core Speed
2131.5 MHz
1999.4 MHz
L1 Data cache
L2 cache
Instruction sets
MMX, SSE, SSE2
Memory
DDR2 - 1024 MBytes
266.4 MHz
DDR2 – 2048 MBytes
333.2 MHz
Windows Version
Inhalt

Motivation



Test-Umgebung

Benchmarks

Fazit
Vorbetrachtung
 Benchmarktools

oft wenig aussagekräftig
c‘tAnwendertests
 Datei-Kompression
 Audio-Komprimierung
 Video-Encoding
 Grafik-Rendering

eigene Benchmarks
 mögliche Schwachstellen lokalisieren
Kompression Benchmark
 Tool:
WinRar 3.61
 Testfile: 42,4MB Video
1

Thread / 2 Threads / x Threads Option
Gemessen: Dauer der Kompression
WinRar
53
53
53
Single 1,6GHz
43
30
30
Dual 1,6 GHz
1 Thread
2 Thread
x Thread
45
45
45
Single 2,1GHz
41
29
29
Dual 2,0 GHz
0
10
20
30
Zeit [s]
40
50
60
Kompression Benchmark
 Beschleunigungsfaktoren
Audio-Mp3-Komprimierung
 Tool:
LameMp3 V3.97
 Testfile: 39,6 MB .Wav Datei
 Optimierung: MMX, SSE, SSE2
 Gemessen: Dauer der Komprimierung auf
der CPU
Audio Komprimierung mit Lame Mp3
17
16
Single 1,6GHz
Dual 1,6GHz
Single 2,1GHz
Dual 2,0GHz
13
14
0
2
4
6
8
10
Zeit [s]
12
14
16
18
Audio-Mp3-Komprimierung
 LameMp3
arbeitet mit 1 Thread.
 Keine Beschleunigung aufgrund von 2 Cores
 G e sch w in d ig ke it „n u r“ a b h ä n g ig vo m C P U
Takt und RAM
Video Komprimierung
 Tool:
Virtual Dub V.1.7.0 build 25854/release
 Codec
 XviD-1.1.2
 Windows Media Video 9
 Testfile:
60 Sek. Video
 Gemessen: Dauer der Kodierung
Video Komprimierung
38
34
Video XVID
30
30
Single 1,6GHz
Dual 1,6GHz
Single 2,1GHz
Dual 2,0GHz
160
86
Video WMV
123
70
0
20
40
60
80
100
Zeit [s]
120
140
160
180
Video Komprimierung
 Beschleunigungsfaktoren:
XviD
 XviD arbeitet mit 1 Thread.
 Keine Beschleunigung aufgrund von 2 Cores
 Beschleunigungsfaktoren:
WMV9
Cinebench - Benchmark
 Tool:
CINEBENCH 9.5
 basiert auf CINEMA 4D
 Rendern von Grafiken in mehreren Threads
Cinebench
86
Single 1,6GHz
80
Dual 1,6GHz
44
1 Tread
2 Treads
77
Single 2,1GHz
75
Dual 2,0GHz
41
0
10
20
30
40
50
Zeit [s]
60
70
80
90
100
Cinebench - Benchmark
Vorbetrachtung
 eigene
Benchmarks in C#
 RSA Enc-/Decoding
 Synchroner Zugriffstest
 DualSlow

C# bietet 2 Optimierungseinstellungen
 Ohne Optimierung
 Mit Optimierung (MXX,SEE,SEE2)
 SSE3 wird nicht unterstützt
RSA Benchmark

RSA
 Verschlüsselt mit
 Entschlüsselt durch
  http://www.weblearn.hs-bremen.de/risse/MAI/docs/puzzles.pdf
RSA Benchmark

p und q sind jeweils 128 bit lange Primzahlen
 p = 272841391209158082973553771691834107803
 q = 204529522774722087416736679430142573943
 e = 299959329779933941214908800093326386487
 d = 52697171591031710974197215140234759556016669
833013983138526341286792399231215
 n = 55804119537200356864262710503223737361364815
547930284919191499161941360777229


Text: Heath.pdf als Text-Datei (833kb)
1 Thread / 2 Thread Variante
RSA Benchmark


Implementierung in C# (ohne Optimierungen)
Gemessen: Zeit fürs Verschlüsseln und Entschlüsseln
des gesamten Textes
RSA Benchmark
136
98
105
90
1T RSA Enc.
151
60
2T RSA Enc.
114
52
Single 1,6GHz
Dual 1,6GHz
Single 2,1GHz
Dual 2,0GHz
258
208
202
1T RSA Dec.
175
278
117
2T RSA Dec.
213
98
0
50
100
150
Zeit [s]
200
250
300
RSA Benchmark
 Vergleich
Single vs. Dual nicht sinnvoll
 Abhängigkeit vom Restsystem(RAM etc.) zu hoch
RSA Benchmark
der Dual-Cores
Frage?
 Dual-Core
immer schneller als Single-Core ?
 2 Threads möglich  1,5-2,0x schneller ?
Synchroner Zugriffstest
 Gemeinsamer
Zugriff auf die selbe
Ressource
 Ressource wird beim Zugriff mit ein
Semaphor gelockt
 EBS Vorlesung (2.Semester)
 z.B. Producer/Consumer Problem

Implementiert in C# (ohne Optimierung)
for (long i = 0; i < n; i++)
{
lock (block)
{
SharedMem *= 5;
SharedMem = Math.Pow(SharedMem, 3);
SharedMem /= 3;
SharedMem = SharedMem % 99999;
}
}
Sync Access
Single 1,6GHz
9,83
Dual 1,6GHz
11,23
Single 2,1GHz
7,51
Dual 2,0GHz
9,53
0
2
4
6
Zeit [s]
8
10
12
 ineffektiv
durch Warteschleifen
  busy waiting
 zyklische Abfrage eine Variable
DualSlow Benchmark

2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line
size

(Nachteil) des Dual-Core:
 Gemeinsamer Cache für beide Cores
 1MB L2 Cache/Core
 Vorteil
des Single-Core
 2 MB L2 Cache
DualSlow Benchmark
int[,] Datenfeld1 = new int[Datengroesse, 16];
for (int i = 0; i < Datengroesse; i = i + 2)
{
Datenfeld1[i, 0] = Datenfeld1[i + 1, 0];
}
DualSlow Benchmark
int[,] Datenfeld1 = new int[Datengroesse, 16];
for (int i = 0; i < n; i++)
{
for (int j = 0; j < Datengroesse; j = i + 2)
{
Datenfeld1[j, 0] = Datenfeld1[j + 1, 0];
}
}
DualSlow Benchmark


Implementierung in C# (ohne Optimierungen)
Gemessen: Zeit für n=20.000
Schleifendurchläufe in Abhängigkeit der
Datengröße
DualSlow Benchmark
DualSlow Benchmark
DualSlow Benchmark
DualSlow Benchmark
DualSlow Benchmark
G
e sch w in d ig ke it ist a b h ä n g ig vo m „P la tz“ im
Cache, bzw. Verdrängung.
Inhalt

Motivation



Test-Umgebung

Benchmarks

Fazit
Kaufempfehlung
Auszug von http://www.alternate.de
Auszug von http://www.saturn.de
Was bringt die Zukunft ?

Erhöhung der Taktrate
  Ende erreicht

Bitbreite der Recheneinheiten erhöhen
  nur bedingt geeignet

dedizierte Aufgaben schneller machen
  SSE 10 ?

Leistungsgewinn durch Verdoppelung der Kerne
  auf wieviele Threads ist eine Aufgabe aufteilbar ?
  wieviele Kerne passen in ein Notebook ?

 komplett neue Architektur
Fragen?
все во пр о сы ?
om het even welke vragen?
any questions?
任何问题 ?
delle domande?
des questions ?
alguma pergunta?
Quellen

[Banias] Grafik, online im www http://www.thg.ru/mobile/20040511/images/baniasdie.jpg , Abruf am 31.11.06

[Dothan] Grafik, online im www
http://www.3dnews.ru/documents/12029/dothan_core.jpg , Abruf am 31.11.06

[Yonah] Grafik, online im www
http://www.computerbase.de/artikel/hardware/prozessoren/2006/bericht_intels_core_
solo_core_duo/2/ , Abruf am 31.11.06

[Merom] Grafik, online im www http://www.khardware.de/artikel.php?s=c&artikel_id=5495&seite=5 , Abruf am 31.11.06

[Saturn] Screenshot aus dem Onlineshop von Saturn, online im www http://saturn.de
, Abruf am 28.11.06

[Alternate] Screenshot aus dem Onlineshop von Alternate, online im www
http://www.alternate.de , Abruf am 28.11.06

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