Performance
Time
wall-clock time, response time, elapsed time, CPU time
CPU Time
CPU Time = CPU time spent for a given program
= Cycles/Program (=Clock Cycles) Seconds/Cycle (=Clock Cycle Time)
= Instructions/Programs (=IC) Cycles Instruction (=CPI) * Seconds/Cycle
| - | IC | CPI | Clock Cycle Time |
|---|---|---|---|
| Program | ✔️ | ||
| Compiler | ✔️ | ||
| ISA | ✔️ | ✔️ | |
| Organization | ✔️ | ✔️ | |
| Technology | ✔️ |
RISC(Reduced Instruction Set Computer) vs. CISC(Complexed Instruction Set Computer)
똑같은 프로그램이더라도 한 instruction 당 하는 일의 크기(?)가 다르기 때문에 RISC보다 CISC의 IC가 더 적다. (IC: RISC > CISC)
똑같은 프로그램이더라도 간단한 instruction은 빨리 끝나므로 RISC보다 CISC의 CPI가 더 크다. (CPI: RISC < CISC)
좋은 organization, design technology를 써서 CPI와 clock cycle time을 줄이는 게 목표!
캐시 메모리가 나오기 이전으로 돌아가면, CPU와 메모리의 속도 차이 때문에 CPU의 유휴 상태가 길었다. 따라서 메모리에서 하나의 instruction을 가져와 많은 일을 처리하는 것이 이득이었고, 그에 따라 CISC가 한 시대를 풍미했다. 하지만 캐시 메모리가 나오자 CPU와 메모리 사이의 간극이 메워졌다. 그러다 보니 한 instruction이 한번에 많은 일을 처리하는 것보다 간단한 일을 처리하는 instruction 여러 개를 pipelining시키는 RISC가 더 효과적이게 됐다.
RISC의 성능이 더 좋은데 왜 CISC를 사용하는 x86을 아직 쓸까?
x86은 겉으로는 CISC이지만 내부적으로 CISC를 RISC로 변환한 후 실행한다. CISC의 시장이 이미 커져버려서 성능을 얻고자 RISC로 바꾸면 이전에 사용했던 것들(?)을 그대로 가져다 쓸 수 없다.
컴퓨터의 경우에는 x86을 쓰지만 휴대폰, 임베디드 시스템 등에서는 RISC인 ARM architecutre를 쓴다. ARM은 특히 저전력을 사용하도록 설계되어 전력의 소모량이 중요한 곳에 쓰인다.
Throughput
ISA(Instruction Set Architecture)
ADT(Abstract Data Type)
ADT는 data와 그에 대한 operation으로 이루어져 있다. ISA 또한 ADT로 나타낼 수 있는데 data의 경우에는 register, memory이며 operation의 경우에는 instruction이 된다. data는 state라고도 하는데 data를 다루는 instruction을 수행하고 나면 내부의 상태가 변화한다는 의미다.
