Leistungsmessung und Bewertung - Rechneraufbau und Rechnerarchitektur - page 35

alternativen Implementierungen mittels professionellen Benchmarks zu ver-
gleichen. Wir verwenden statt dessen kleine Beispielprogramme, die sich im
Anhang finden. In [17] werden diese als Toy Benchmarks ohne nennenswerte
Aussagekraft bezeichnet, aber um die architekturellen Konzepte anhand ei-
nes simulierten Prozessors zu verstehen, erscheint die Vorgehensweise fur ein
Lehrbuch gerechtfertigt.

2.3

2.3 Amdahls Gesetz
Fur die Benchmarks haben wir im letzten Abschnitt Laufzeiten r i und b i
zueinander in Beziehung gesetzt. Der Quotient r i /b i gibt die Beschleunigung
von des zu bewertenden Systems gegenuber dem Referenzsystem an. Dabei
bedeutet ein Wert kleiner 1 eine Verlangsamung; dennoch wird der Quotient
als Beschleunigung bezeichnet.
Die Beschleunigung wird nicht nur fur Benchmarks zugrunde gelegt, sondern
auch, um zu messen, wie sich Anderungen an einem Computersystem aus-
wirken. Als Referenzwert wird die Laufzeit vor der

Anderung herangezogen.

Es wird definiert:

Beschleunigung = Ausfuhrungszeit alt
Ausfuhrungszeit neu
Wichtig ist dabei die Beobachtung, dass sich Anderungen nur dort auswir-
ken, wo die verbesserte Komponente einen Anteil zur Verarbeitung beitragt.
Diese an sich recht banale Feststellung wurde erstmals im Zusammenhang
mit dem Bau von Parallelrechnern beschrieben. Ein Entwickler namens Gene
Amdahl beschaftigte sich in den 1960er Jahren bei IBM mit Vektorrechnern,
die N> 1 Gleitkommarechnungen parallel ausfuhren konnen. Er erwartete
beim Einsatz eines solchen Vektorrechners eine Beschleunigung von N ge-
genuber der Ausfuhrung des Programms mit nur einem einzelnen Prozessor.
Die beobachtete Beschleunigung war jedoch deutlich niedriger. Die Ursache
war, dass seine Programme nicht nur aus Gleitkommabefehlen bestanden.
Damit ein Computersystem mit N Prozessoren tatsachlich die N -fache Re-
chenleistung erreicht, mussten alle Prozessoren standig parallel rechnen. Am-
dahl formulierte allgemein: Bei Programmen, die mit unterschiedlichen Ge-
schwindigkeiten auf verschiedenen Prozessoren ausgefuhrt werden, dominiert
die langsamste Berechnungsgeschwindigkeit die Gesamtlaufzeit.
Bei einer Berechnung der Beschleunigung muss also berucksichtigt werden,
dass sich eine Verbesserung B ∗ nur auf einen gewissen Anteil A v der Arbeit
auswirkt. Die Beschleunigung lasst sich nun auch folgendermaßen beschrei-