Productivity : una nuova metrica per l'analisi di performance nei processori multi-core e multi-thread

The study of computer systems performance is an engineering field with a robust historical and technical background. Today this field must start considering the multiple new technologies that established into modern computer architectures, such as multi-core systems, simultaneous multithreading and dynamic frequency scaling techniques. Therefore the aim of this thesis is to include these technologies into the study of metrics alternative to the traditional ones, through which we could understand more precisely the real state of the system. Furthermore these metrics should be capable to better estimate the future performances of computers with respect to the actual estimation models. In particular the focus of this thesis is the study of a metric alternative to the processor utilization, which received many criticisms about its actual reliability on modern systems. A model based on innovative technologies has been developed and its result is a new metric of system utilization, called productivity. Then the behavior of this metric has been studied on a system under a load generated by several benchmarks. The data collected during the monitoring of the system were used to analyze and to estimate the computer performances using both the traditional model and the proposed model. In the studied cases and conditions, the productivity revealed to be way more accurate than the traditional utilization metric, allowing a new vision of the real system utilization level. In order to support the collection and the processing of data it has been developed an open source tool suite, which is available online.

Lo studio delle performance dei sistemi informatici è un campo ingegneristico dal solido background storico e tecnico. Oggigiorno questo campo deve iniziare a prendere in considerazione le molteplici nuove tecnologie che si sono affermate nell'ambito delle architetture dei calcolatori elettronici, come l'avvento dei sistemi multi-core, il simultaneous multithreading e le tecniche di dynamic frequency scaling. Scopo della tesi è quindi includere tali tecnologie nello studio di metriche di performance alternative a quelle tradizionali, tramite le quali si possa conoscere lo stato reale del sistema in modo sempre più fedele. A questo si aggiunge la capacità di poter effettuare stime delle performance degli elaboratori sempre più precise rispetto a quelle che vengono svolte oggi. In particolare il focus di questa tesi è lo studio di una metrica alternativa a quella di utilizzo di un processore, a cui sono state mosse molte critiche circa la sua reale affidabilità nei sistemi odierni. Sfruttando tecnologie innovative è stato elaborato un modello il cui risultato è una nuova metrica di misurazione dell'utilizzo del sistema, chiamata productivity. Si è quindi studiato il comportamento di tale metrica su un sistema posto sotto carico da diversi benchmark. I dati raccolti dal monitoraggio del sistema hanno permesso l'analisi e la stima delle sue performance sia tramite il modello tradizionale sia tramite il modello proposto. Nei casi e nelle condizioni studiate, la productivity si è rivelata essere molto più accurata della metrica tradizionale di utilizzo, permettendo di avere una visione nuova di quanto il sistema fosse realmente utilizzato. Per supportare la raccolta e l'elaborazione dei dati è stata sviluppata una suite di tool open source disponibile online.