Prestatiebalans in computerarchitectuur verwijst naar het optimale ontwerp en de optimale interactie van verschillende componenten binnen een computersysteem om te voorkomen dat een enkel onderdeel een knelpunt wordt dat de algehele prestaties beperkt . Het gaat om het bereiken van een harmonieus samenspel tussen de verschillende onderdelen, waarbij ervoor wordt gezorgd dat ze efficiënt samenwerken, in plaats van dat één onderdeel aanzienlijk beter presteert dan andere, waardoor hun capaciteiten verloren gaan.
Bij dit evenwicht zijn overwegingen op verschillende gebieden betrokken:
* CPU versus geheugen: De CPU kan ongelooflijk snel zijn, maar als de geheugentoegang traag is (hoge latentie of lage bandbreedte), zal de CPU veel tijd besteden aan het wachten op gegevens. Een gebalanceerd systeem zorgt ervoor dat het geheugensubsysteem de verwerkingskracht van de CPU kan bijhouden. Dit omvat het overwegen van cachegroottes en hiërarchieën, geheugenbandbreedte en geheugencontrollerontwerp.
* CPU versus I/O: Op dezelfde manier is een snelle CPU nutteloos als het invoer/uitvoersysteem (I/O) (schijven, netwerk, etc.) traag is. Een prestatieonevenwicht betekent hier dat de CPU vaak inactief blijft terwijl hij wacht tot gegevens worden gelezen of geschreven. Efficiënte I/O-subsystemen, inclusief snelle interfaces en parallelle verwerkingstechnieken, zijn cruciaal.
* Verschillende CPU-kernen: Bij multi-coreprocessors is het balanceren van de werklast over de cores belangrijk. Als één kern zwaar wordt belast terwijl andere inactief zijn, benut het systeem niet zijn volledige potentieel. Er zijn efficiënte algoritmen voor taakplanning en taakverdeling nodig.
* Pallellisme op instructieniveau (ILP): Het vermogen van de CPU om meerdere instructies tegelijkertijd uit te voeren. Een uitgebalanceerd ontwerp zorgt ervoor dat de fasen voor het ophalen, decoderen en uitvoeren van instructies efficiënt worden gecoördineerd om ILP te maximaliseren.
* Prestaties met drijvende komma versus gehele getallen: Sommige toepassingen zijn sterk afhankelijk van drijvende-kommaberekeningen (bijvoorbeeld wetenschappelijk computergebruik), terwijl andere voornamelijk gehele getallen gebruiken. Een uitgebalanceerde architectuur zorgt voor voldoende performance op beide domeinen.
* Gegevenspadbreedten: De breedte van databussen en registers heeft invloed op de snelheid waarmee gegevens kunnen worden verwerkt. Bij een uitgebalanceerd ontwerp wordt zorgvuldig rekening gehouden met de breedte van deze paden, zodat deze overeenkomen met de verwerkingsmogelijkheden van andere componenten.
Het streven naar prestatieevenwicht betekent niet dat alles even snel moet zijn. Het gaat erom de prestaties van verschillende componenten proportioneel op te schalen om grote knelpunten te vermijden. Een ongebalanceerd systeem kan een zeer snelle CPU hebben, maar een extreem trage opslag, wat resulteert in slechte algehele prestaties. Een gebalanceerd systeem maximaliseert de doorvoer van het hele systeem door zorgvuldig rekening te houden met het samenspel van alle samenstellende delen. |