Leistungsbilanz in der Computerarchitektur bezieht sich auf das optimale Design und die Interaktion verschiedener Komponenten in einem Computersystem, um zu verhindern, dass eine einzelne Komponente zu einem Engpass wird, der die Gesamtleistung begrenzt . Es geht darum, ein harmonisches Zusammenspiel zwischen verschiedenen Teilen zu erreichen, um sicherzustellen, dass sie effizient zusammenarbeiten, anstatt einen Teil erheblich zu übertreffen und ihre Fähigkeiten verschwendet zu haben.
Dieses Gleichgewicht beinhaltet Überlegungen in mehreren Bereichen:
* CPU vs. Speicher: Die CPU kann unglaublich schnell sein, aber wenn der Speicherzugriff langsam ist (hohe Latenz oder niedrige Bandbreite), wird die CPU erhebliche Zeit damit verbringen, auf Daten zu warten. Ein ausgewogenes System stellt sicher, dass das Speichersubsystem mit der Verarbeitungsleistung der CPU Schritt halten kann. Dies beinhaltet die Berücksichtigung der Cache -Größen und Hierarchien, Speicherbandbreite und Speichercontroller -Design.
* CPU gegen I/O: In ähnlicher Weise ist eine schnelle CPU nutzlos, wenn das Eingangs-/Ausgangssystem (E/A) (Scheiben, Netzwerk usw.) langsam ist. Ein Leistungsungleichgewicht hier bedeutet, dass die CPU häufig im Leerlauf sitzt und darauf wartet, dass Daten gelesen oder geschrieben werden. Effiziente E/A-Subsysteme, einschließlich Hochgeschwindigkeitsgrenzflächen und parallelen Verarbeitungstechniken, sind entscheidend.
* verschiedene CPU -Kerne: Bei Multi-Core-Prozessoren ist es wichtig, die Arbeitsbelastung über Kerne auszubilden. Wenn ein Kern stark geladen ist, während andere im Leerlauf sind, nutzt das System kein volles Potenzial. Effiziente Aufgabenplanung und Lastausgleichsalgorithmen sind erforderlich.
* Parallelität auf Befehlsebene (ILP): Die Fähigkeit der CPU, mehrere Anweisungen gleichzeitig auszuführen. Ein ausgewogenes Design stellt sicher, dass die Anweisungen abrufen, dekodieren und Ausführungsstadien effizient koordiniert werden, um die ILP zu maximieren.
* Schwimmpunkt gegen Ganzzahlleistung: Einige Anwendungen sind stark von Floating-Punkt-Arithmetik (z. B. wissenschaftliches Computing) angewiesen, während andere hauptsächlich Ganzzahloperationen verwenden. Eine ausgewogene Architektur bietet in beiden Bereichen eine ausreichende Leistung.
* Datenpfadbreiten: Die Breite von Datenbussen und Registern wirkt sich auf die Rate aus, mit der Daten verarbeitet werden können. Ein ausgewogenes Design berücksichtigt sorgfältig die Breite dieser Wege, um den Verarbeitungsfunktionen anderer Komponenten zu entsprechen.
Das Streben nach Leistungsbilanz geht nicht darum, alles gleich schnell zu machen. Es geht darum, die Leistung verschiedener Komponenten proportional zu skalieren Um erhebliche Engpässe zu vermeiden. Ein unausgeglichenes System hat möglicherweise eine sehr schnelle CPU, aber eine extrem langsame Speicherung, was zu einer schlechten Gesamtleistung führt. Ein ausgewogenes System maximiert den Durchsatz des gesamten Systems, indem sie das Zusammenspiel aller seiner Bestandteile sorgfältig berücksichtigt.
