Frank Kuchta Markus Rüger

Transkript

1 Leistungsvergleich mobiler Intel-Systeme single vs. dual core Frank Kuchta Markus Rüger

2 Inhalt Motivation Ziel & Aufgabendefinition Hardware - Architektur Test-Umgebung Benchmarks Fazit

4 Motivation P roduktbew erbung C ore D uo D ie doppelte P rozessorleistung für m ehr M ultitasking E ine m ehr als doppelt so hohe G esam tleistung für S piele und G rafikanw endungen Zitat Intel Was steckt wirklich dahinter? Wie hoch sind der Leistungsgewinn und der praktische Nutzen wirklich?

6 Ziel & Aufgabendefinition mobile Intel-Systeme Änderungen in der Architektur Pentium M / Core Duo / Core 2 Duo Leistungsvergleich Pentium M vs. Core Duo Kaufempfehlung

8 Hardware - Architektur P5 P6 Intel NetBurst Banias Intel Core Pentium Pentium Pro Pentium II/III Pentium 4 Pentium D Xeon Pentium M Core Duo Core 2 Duo

9 Hardware Architektur : Banias basiert auf der P6 Architektur Micro Ops Fusion Advanced Branch Prediction SSE 2 div. Energiesparmaßnahmen L1-Data-Cache: 32 KByte L2-Cache: KByte 400 MHz FSB Pentium M bzw. Centrino Bildquelle: [Banias]

10 Hardware Architektur : Dothan Pentium M bzw. Centrino 90nm Fertigungstechnik bis zu 2 GHz Taktrate Enhanced Data Prefetcher L2-Cache: KByte 533 MHz FSB Bildquelle: [Dothan]

11 Hardware Architektur : Yonah Core Duo basiert weitestgehend auf dem Dothan 65nm Fertigungstechnik; 2 Cores L1-Data-Cache: 2x32 KByte L2-Cache: KByte Shared Cache SSE MHz FSB Bildquelle: [Yonah]

12 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

13 Hardware Architektur : Merom Core 2 Duo Advanced Digital Media Boost drei 128 Bit SSE A LU s Intelligent Power Capability EM64T VT-x Befehlssatz L1 Data-Cache: 2x32 KByte L2-Cache: KByte Shared Cache Bildquelle: [Merom]

15 Testumbegebung Hardware (1) Intel Pentium M 725 Number of cores 1 2 Code Name Dothan Yonah Technology 90 nm 65 nm Intel Core Duo T2300 Core Speed MHz MHz L1 Data cache L2 cache 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2 x 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size Instruction sets MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2, SSE3 Memory Windows Version Frank Kuchta vs. Markus Hanses DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Home Edition Service Pack 2 DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Home Edition Service Pack 2

16 Testumbegebung Hardware (1) Intel Pentium M 725 Number of cores 1 2 Code Name Dothan Yonah Technology 90 nm 65 nm Intel Core Duo T2300 Core Speed MHz MHz L1 Data cache L2 cache 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2 x 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size Instruction sets MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2, SSE3 Memory Windows Version Frank Kuchta vs. Markus Hanses DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Home Edition Service Pack 2 DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Home Edition Service Pack 2

17 Intel Pentium M 770 Number of cores 1 2 Code Name Dothan Yonah Technology 90 nm 65 nm Intel Core Duo T2500 Core Speed MHz MHz L1 Data cache L2 cache 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2 x 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size Instruction sets MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2, SSE3 Memory Windows Version Testumbegebung Hardware (2) Holger Wolf vs. Markus Rüger DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2 DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

18 Intel Pentium M 770 Number of cores 1 2 Code Name Dothan Yonah Technology 90 nm 65 nm Intel Core Duo T2500 Core Speed MHz MHz L1 Data cache L2 cache 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2 x 32 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size 2048 KBytes, 8-way set associative, 64-byte line size Instruction sets MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2, SSE3 Memory Windows Version Testumbegebung Hardware (2) Holger Wolf vs. Markus Rüger DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2 DDR MBytes MHz Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

20

21 Vorbetrachtung Benchmarktools oft wenig aussagekräftig c tanwendertests Datei-Kompression Audio-Komprimierung Video-Encoding Grafik-Rendering eigene Benchmarks mögliche Schwachstellen lokalisieren

22 Kompression Benchmark Tool: WinRar 3.61 Testfile: 42,4MB Video 1 Thread / 2 Threads / x Threads Option Gemessen: Dauer der Kompression

23 WinRar Single 1,6GHz Dual 1,6 GHz Single 2,1GHz Thread 2 Thread x Thread Dual 2,0 GHz Zeit [s]

24 Kompression Benchmark Beschleunigungsfaktoren

25 Audio-Mp3-Komprimierung Tool: LameMp3 V3.97 Testfile: 39,6 MB.Wav Datei Optimierung: MMX, SSE, SSE2 Gemessen: Dauer der Komprimierung auf der CPU

26 Audio Komprimierung mit Lame Mp Single 1,6GHz Dual 1,6GHz Single 2,1GHz Dual 2,0GHz Zeit [s]

27 Audio-Mp3-Komprimierung LameMp3 arbeitet mit 1 Thread. Keine Beschleunigung aufgrund von 2 Cores G eschw indigkeit nur abhängig vom C P U Takt und RAM

28 Video Komprimierung Tool: Virtual Dub V build 25854/release Codec XviD Windows Media Video 9 Testfile: 60 Sek. Video Gemessen: Dauer der Kodierung

29 Video Komprimierung 38 Video XVID Single 1,6GHz Dual 1,6GHz Single 2,1GHz Dual 2,0GHz Video WMV Zeit [s]

30 Video Komprimierung Beschleunigungsfaktoren: XviD XviD arbeitet mit 1 Thread. Keine Beschleunigung aufgrund von 2 Cores Beschleunigungsfaktoren: WMV9

31 Cinebench - Benchmark Tool: CINEBENCH 9.5 basiert auf CINEMA 4D Rendern von Grafiken in mehreren Threads

32 Cinebench Single 1,6GHz 86 Dual 1,6GHz Single 2,1GHz 77 1 Tread 2 Treads Dual 2,0GHz Zeit [s]

33 Cinebench - Benchmark Beschleunigungsfaktoren

34 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

35 RSA Benchmark RSA Verschlüsselt mit Entschlüsselt durch

36 RSA Benchmark p und q sind jeweils 128 bit lange Primzahlen p = q = e = d = n = Text: Heath.pdf als Text-Datei (833kb) 1 Thread / 2 Thread Variante

37 RSA Benchmark Implementierung in C# (ohne Optimierungen) Gemessen: Zeit fürs Verschlüsseln und Entschlüsseln des gesamten Textes

38 RSA Benchmark 1T RSA Enc T RSA Enc Single 1,6GHz 1T RSA Dec Dual 1,6GHz Single 2,1GHz Dual 2,0GHz 2T RSA Dec Zeit [s]

39 RSA Benchmark Vergleich Single vs. Dual nicht sinnvoll Abhängigkeit vom Restsystem(RAM etc.) zu hoch

40 RSA Benchmark Beschleunigungsfaktoren der Dual-Cores

41 Frage? Dual-Core immer schneller als Single-Core? 2 Threads möglich 1,5-2,0x schneller?

42 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)

43 Synchroner Zugriffstest for (long i = 0; i < n; i++) { lock (block) { SharedMem *= 5; SharedMem = Math.Pow(SharedMem, 3); SharedMem /= 3; SharedMem = SharedMem % 99999; } }

44 Sync Access Single 1,6GHz 9,83 Dual 1,6GHz 11,23 Single 2,1GHz 7,51 Dual 2,0GHz 9, Zeit [s]

45 Synchroner Zugriffstest ineffektiv durch Warteschleifen busy waiting zyklische Abfrage eine Variable Beschleunigungsfaktoren

46 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

47 DualSlow Benchmark int[,] Datenfeld1 = new int[datengroesse, 16]; for (int i = 0; i < Datengroesse; i = i + 2) { Datenfeld1[i, 0] = Datenfeld1[i + 1, 0]; }

48 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]; } }

49 DualSlow Benchmark Implementierung in C# (ohne Optimierungen) Gemessen: Zeit für n= Schleifendurchläufe in Abhängigkeit der Datengröße

50 DualSlow Benchmark

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56 DualSlow Benchmark G eschw indigkeit ist abhängig vom P latz im Cache, bzw. Verdrängung.

58 Kaufempfehlung Auszug von Auszug von

59 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

60 Fragen? все вопросы? om het even welke vragen? any questions? 任何问题? des questions? delle domande? alguma pergunta?

61 Quellen [Banias] Grafik, online im www Abruf am [Dothan] Grafik, online im www Abruf am [Yonah] Grafik, online im www solo_core_duo/2/, Abruf am [Merom] Grafik, online im www Abruf am [Saturn] Screenshot aus dem Onlineshop von Saturn, online im www Abruf am [Alternate] Screenshot aus dem Onlineshop von Alternate, online im www Abruf am