O recente crescimento da utilização de Unidades de Processamento Gráfico (GPUs) em aplicações científicas, que são voltadas ao desempenho, gerou a necessidade de otimizar os programas que nelas rodam. Uma ferramenta adequada para essa tarefa é o modelo de desempenho que, por sua vez, se beneficia da existência de uma ferramenta de extração de informações de desempenho para GPUs. Este trabalho cobre a criação de um gerador de microbenchmark para instruções PTX que também obtém informações sobre as características do hardware da GPU. Os resultados obtidos com o microbenchmark foram validados através de um modelo simplificado que obteve erros entre 6,11% e 16,32% em cinco kernels de teste. Também foram levantados os fatores de imprecisão nos resultados do microbenchmark. Utilizamos a ferramenta para analisar o perfil de desempenho das instruções e identificar grupos de comportamentos semelhantes. Também testamos a dependência do desempenho do pipeline da GPU em função da sequência de instruções executada e verificamos a otimização do compilador para esse caso. Ao fim deste trabalho concluímos que a utilização de microbenchmarks com instruções PTX é factível e se mostrou eficaz para a construção de modelos e análise detalhada do comportamento das instruções. / The recent growth in the use of tailored for performance Graphics Processing Units (GPUs) in scientific applications, generated the need to optimize GPU targeted programs. Performance models are the suitable tools for this task and they benefits from existing GPUs performance information extraction tools. This work covers the creation of a microbenchmark generator using PTX instructions and it also retrieves information about the GPU hardware characteristics. The microbenchmark results were validated using a simplified model with errors rates between 6.11% and 16.32% under five diferent GPU kernels. We also explain the imprecision factors present in the microbenchmark results. This tool was used to analyze the instructions performance profile, identifying groups with similar behavior. We also evaluated the corelation of the GPU pipeline performance and instructions execution sequence. Compiler optimization capabilities for this case were also verified. We concluded that the use of microbenchmarks with PTX instructions is a feasible approach and an efective way to build performance models and to generate detailed analysis of the instructions\' behavior.

O recente crescimento da utilização de Unidades de Processamento Gráfico (GPUs) em aplicações científicas, que são voltadas ao desempenho, gerou a necessidade de otimizar os programas que nelas rodam. Uma ferramenta adequada para essa tarefa é o modelo de desempenho que, por sua vez, se beneficia da existência de uma ferramenta de extração de informações de desempenho para GPUs. Este trabalho cobre a criação de um gerador de microbenchmark para instruções PTX que também obtém informações sobre as características do hardware da GPU. Os resultados obtidos com o microbenchmark foram validados através de um modelo simplificado que obteve erros entre 6,11% e 16,32% em cinco kernels de teste. Também foram levantados os fatores de imprecisão nos resultados do microbenchmark. Utilizamos a ferramenta para analisar o perfil de desempenho das instruções e identificar grupos de comportamentos semelhantes. Também testamos a dependência do desempenho do pipeline da GPU em função da sequência de instruções executada e verificamos a otimização do compilador para esse caso. Ao fim deste trabalho concluímos que a utilização de microbenchmarks com instruções PTX é factível e se mostrou eficaz para a construção de modelos e análise detalhada do comportamento das instruções. / The recent growth in the use of tailored for performance Graphics Processing Units (GPUs) in scientific applications, generated the need to optimize GPU targeted programs. Performance models are the suitable tools for this task and they benefits from existing GPUs performance information extraction tools. This work covers the creation of a microbenchmark generator using PTX instructions and it also retrieves information about the GPU hardware characteristics. The microbenchmark results were validated using a simplified model with errors rates between 6.11% and 16.32% under five diferent GPU kernels. We also explain the imprecision factors present in the microbenchmark results. This tool was used to analyze the instructions performance profile, identifying groups with similar behavior. We also evaluated the corelation of the GPU pipeline performance and instructions execution sequence. Compiler optimization capabilities for this case were also verified. We concluded that the use of microbenchmarks with PTX instructions is a feasible approach and an efective way to build performance models and to generate detailed analysis of the instructions\' behavior.

<p>Examensarbetet handlar om en jämförelsestudie av beräkningseffektivitet med avseende på energi- och tidsförbrukning mellan grafikkort och processorer i persondatorer och PlayStation 3.</p><p>Problemet studeras för att göra allmänheten uppmärksam på att det går att lösa en del av energiproblematiken med beräkningar genom att öka energieffektiviteten av beräkningsenheterna.</p><p>Undersökningen har genomförts på ett explorativt sätt och studerar förhållandet mellan processorer, grafikkort och vilken som presterar bäst i vilket sammanhang. Prestandatest genomförs med molekylberäkningsprogrammet F@H och med filkomprimeringsprogrammet WinRAR. Testerna utförs på MultiCore- och SingleCorePCs och PS3s av olika karaktär. I vissa test mäts effektförbrukning för att kunna räkna ut hur energieffektiva vissa system är.</p><p>Resultatet visar tydligt hur den genomsnittliga effektförbrukningen och energieffektiviteten för olika testsystem skiljer sig vid belastning, viloläge och olika typer beräkningar.</p> / <p>The thesis is a comparative study of computational efficiency in terms of energy and time consumption of graphics cards and processors in personal computers and Playstation3’s.</p><p>The problem is studied in order to make the public aware that it is possible to solve some of the energy problems with computations by increasing energy efficiency of the computational units.</p><p>The audit was conducted in an exploratory way, studying the relationship between the processors, graphics cards and which one performs best in which context. Performance tests are carried out by the molecule calculating F@H-program and the file compression program WinRAR. Tests performed on MultiCore and SingleCore PC’s and PS3’s with different characteristics. In some tests power consumption is measured in order to figure out how energy-efficient certain systems are.</p><p>The results clearly show how the average power consumption and energy efficiency for various test systems at differ at load, sleep and various calculations.</p><p> </p>

Examensarbetet handlar om en jämförelsestudie av beräkningseffektivitet med avseende på energi- och tidsförbrukning mellan grafikkort och processorer i persondatorer och PlayStation 3. Problemet studeras för att göra allmänheten uppmärksam på att det går att lösa en del av energiproblematiken med beräkningar genom att öka energieffektiviteten av beräkningsenheterna. Undersökningen har genomförts på ett explorativt sätt och studerar förhållandet mellan processorer, grafikkort och vilken som presterar bäst i vilket sammanhang. Prestandatest genomförs med molekylberäkningsprogrammet F@H och med filkomprimeringsprogrammet WinRAR. Testerna utförs på MultiCore- och SingleCorePCs och PS3s av olika karaktär. I vissa test mäts effektförbrukning för att kunna räkna ut hur energieffektiva vissa system är. Resultatet visar tydligt hur den genomsnittliga effektförbrukningen och energieffektiviteten för olika testsystem skiljer sig vid belastning, viloläge och olika typer beräkningar. / The thesis is a comparative study of computational efficiency in terms of energy and time consumption of graphics cards and processors in personal computers and Playstation3’s. The problem is studied in order to make the public aware that it is possible to solve some of the energy problems with computations by increasing energy efficiency of the computational units. The audit was conducted in an exploratory way, studying the relationship between the processors, graphics cards and which one performs best in which context. Performance tests are carried out by the molecule calculating F@H-program and the file compression program WinRAR. Tests performed on MultiCore and SingleCore PC’s and PS3’s with different characteristics. In some tests power consumption is measured in order to figure out how energy-efficient certain systems are. The results clearly show how the average power consumption and energy efficiency for various test systems at differ at load, sleep and various calculations.