DE10114777C2 - Verfahren zum Betreiben eines Computersystems - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrei­ ben eines Computersystems.

In Computersystemen wird die benötigte Ausführungszeit eines Programms durch eine Mehrzahl von Einflußgrößen bestimmt. Un­ ter anderem beeinflußt die Organisation eines Speichers und eines dem Speicher zugeordneten Cache-Speichers die Ausfüh­ rungszeit des Programms. So ist zum Beispiel die Rate, mit der die benötigte Information in dem Cache-Speicher angetrof­ fen wird, eine wichtige Einflußgröße, die beispielsweise durch die Adreßabfolge bei einem Zugriff auf den Hauptspei­ cher beeinflußt wird. Der Zugriff einer zentralen Rechenein­ heit auf den elektronischen Speicher, der beispielsweise als DRAM (Dynamic Random Access Memory) ausgebildet sein kann, wird durch einen fehlenden Cache-Eintrag (cache miss) bezie­ hungsweise eine ungünstige Abfolge der angeforderten Adressen des Hauptspeichers verlangsamt. Beispielsweise kann es bei einem Zugriff auf eine zuvor aktivierte Speicherbank zu War­ tezeiten kommen, wenn Daten einer anderen Speicherbank benö­ tigt werden, die beispielsweise nicht in der aktivierten Speicherbank angeordnet sind beziehungsweise mit einer ande­ ren Wortleitung in dem Halbleiterspeicher ansprechbar sind.

Üblicherweise wird die Konfiguration eines Computersystems zur Startzeit festgelegt. Wird das Computersystem zur Start­ zeit mit Strom und Spannung versorgt, so werden gespeicherte Einstellungen beispielsweise aus einem mittels einer Batterie gepufferten CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Speichers oder einem non-volatile Speicher wie einem EPROM geladen, und die Systemkomponenten des Computersystems werden mit den gespeicherten Einstellungen konfiguriert, so daß be­ reits zur Startzeit des Computersystems die Cache-Strategie festgelegt wird. Als Cache-Strategie ist beispielsweise eine Write-Through oder eine Write Back Strategie bekannt. Je nach Anordnung und Zugriffshäufigkeit und Zugriffsreihenfolge bie­ tet die Write-Through-Cache-Strategie oder die Write-Back- Cache-Strategie einen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber der anderen Strategie.

In de US-A-6 059 842 ist beschrieben, Prozessoren durch ge­ eignete Parameterkonfiguration zu optimieren. Der Computer umfaßt eine CPU, einen Speicher samt Seiten-Cache-Speicher und einen Festplattenspeicher. Die Optimierung des Pro­ grammablaufs erfolgt anhand eines regelbasierten Systems, welches dynamisch und halbautomatisch Einstellungen des Sy­ stems ändert oder entsprechende Einstellungsvorschläge macht. Das Systemverhalten und die Arbeitsgeschwindigkeit werden dy­ namisch anhand vorgegebener Regeln überwacht. Der Computer kann in ein Rechnernetzwerk eingebunden werden. Eine solche Programmoptimierungseinrichtung ist dabei jedem der Computer im Rechnernetz einzeln zugeordnet.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Computersystems anzugeben sowie ein Computerprogramm­ produkt anzugeben, mit denen eine effizientere Bearbeitung eines Programmcodes ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Computersystems mit den Schritten:

• - Bereitstellen des Computersystems mit einer ersten und ei­ ner zweiten Recheneinheit, die jeweils mittels eines Para­ metersatzes in ihrer Funktionsweise konfigurierbar sind;
• - Auswählen eines ersten und eines davon verschiedenen zwei­ ten Parametersatzes;
• - Konfigurieren der ersten Recheneinheit mit dem ersten Para­ metersatz und Konfigurieren der zweiten Recheneinheit mit dem zweiten Parametersatz;
• - nachfolgend Abarbeiten eines Programmcodes mit der konfigu­ rierten ersten und der konfigurierten zweiten Rechenein­ heit;
• - Vergleich der zur Abarbeitung des Programmcodes von der er­ sten Recheneinheit benötigten Bearbeitungszeit mit der von der zweiten Recheneinheit benötigten Bearbeitungszeit;
• - nachfolgend Konfigurieren der ersten Recheneinheit mit dem­ jenigen Parametersatz mit dem diejenige Recheneinheit kon­ figuriert war, die den Programmcode in kürzerer Bearbei­ tungszeit abgearbeitet hat.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren angegeben, mit dem ein op­ timaler Parametersatz für den Betrieb des Computersystems aufgefunden werden kann. Dies bedeutet, daß die zur Abarbei­ tung eines Programmcodes benötigte Zeit durch die Auswahl ei­ nes effizienten Parametersatzes und die Konfiguration des Computersystems mit dem effizienten Parametersatz reduziert werden kann.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß mit dem ersten Programmcode erste Daten verarbeitet werden und mit dem zweiten Programmcode zweite Daten verar­ beitet werden. Dies weist den Vorteil auf, daß zum Auffinden eines effizienten Parametersatzes von dem jeweils ausgeführ­ ten Programmcode Daten verarbeitet werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Daten und die zweiten Daten unterschiedlich. Dies weist den führen des erfindungsgemäßen Verfahrens programmtechnische Aufgaben unter Einbeziehung von Daten lösen kann. Dadurch ist das Computersystem auch während der erfindungsgemäß durchge­ führten Verfahrensschritte zur Bearbeitung der ihm eigentlich zugedachten Aufgabe geeignet.

Der erste Programmcode und der zweite Programmcode sind iden­ tisch. Die Ermittlung einer ersten Bewertung für den ersten Programmcode und die Ermittlung einer zweiten Bewertung für den zweiten Programmcode wird mit dem gleichen Programmcode durchgeführt, so daß die Ergebnisse der beiden Bewertungen miteinander vergleichbar sind.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die ersten Daten und die zweiten Daten gleich sind. Durch die Gleichheit der ersten Daten und der zweiten Daten wird die Vergleichbarkeit der ersten Bewertung mit der zweiten Bewertung verbessert.

Ein Computersystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine erste Recheneinheit und eine zweite Recheneinheit. Die erste Recheneinheit ist mit dem ersten Pa­ rametersatz konfiguriert und bearbeitet den ersten Pro­ grammcode. Die zweite Recheneinheit ist mit dem zweiten Para­ metersatz konfiguriert und bearbeitet den zweiten Pro­ grammcode. Damit ist ermöglicht, daß beide Prozessoren paral­ lel Programmcode bearbeiten, um die Effizienz der ersten Re­ cheneinheit mit der Effizienz der zweiten Recheneinheit zu vergleichen, so daß anhand der durchgeführten Bewertungen und dem Vergleich der durchgeführten Bewertungen der effizientere Parametersatz ermittelt wird.

Als Kriterium für die Ermittlung der ersten Bewertung für die Effizienz der Bearbeitung auf Grundlage des ersten Parameter­ satzes ist die von dem Computersystem zur Abarbeitung des er­ sten Programmcodes benötigte Zeit verwendbar. Ebenso ist für die zweite Bewertung die Zeit verwendbar, die von dem Compu­ tersystem zur Abarbeitung des zweiten Programmcodes benötigt wurde. Aus dem Vergleich der beiden Zeiten wird nun derjenige Parametersatz zur Konfigurierung der Systemkomponenten ver­ wendet, mit dem der jeweilige Programmcode in kürzerer Zeit abgearbeitet werden konnte.

Die erste Recheneinheit bearbeitet den ersten Programmcode zur gleichen Zeit, wie die zweite Recheneinheit den zweiten Programmcode bearbeitet. Dies hat den Vorteil, daß die ent­ sprechenden Verfahrensschritte parallelisierbar sind, wodurch eine Zeitersparnis für die Erstellung der ersten Bewertung und der zweiten Bewertung erzielbar ist.

Eine Verfahrensvariante sieht vor, daß der effiziente Parame­ tersatz flüchtig oder nicht-flüchtig gespeichert wird. Durch Speicherung des effizienten Parametersatzes ist beispielswei­ se bei einem erneuten Starten des Computersystems beziehungs­ weise bei einem erneuten Bearbeiten eines Programmcodes, der zum Auffinden des effizienten Parametersatzes verwendet wur­ de, eine Umkonfigurierung der Systemkomponenten des Computer­ systems möglich, um die Abarbeitung des Programmcodes mit ei­ ner effizienteren Konfiguration durchzuführen.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß für unterschiedliche Pro­ grammcodes jeweils ein als effizient bewerteter Parametersatz gespeichert wird. Dadurch ist beispielsweise ermöglicht, daß für jeden einzelnen Programmcode aus einer Mehrzahl von Pro­ grammcodes ein effizienter Parametersatz speicherbar ist, der bei einer erneuten Ausführung des ihm zugeordneten Pro­ grammcodes zur Umkonfiguration des Computersystems verwendet werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß das Computersystem für die Bearbeitung eines Programmcodes mit dem für diesen Programmcode als effizient bewerteten und gespeicherten Parametersatz konfiguriert wird.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Systemkomponenten einen Speicher oder ei­ nen Cache-Speicher oder ein Eingabesystem-Ausgabesystem oder neuronale Schaltkreise umfassen. Die genannten Systemkompo­ nenten sind in vorteilhafter Weise dazu geeignet, mittels ei­ nes Parameters aus einem Parametersatz konfiguriert zu wer­ den.

Ein weiterer Verfahrensschritt sieht vor, daß die Konfigura­ tion der Systemkomponenten die Konfigurierung einer Pipeline- Strategie oder einer Cache-Strategie oder einer Speicher- Controller-Strategie oder eines Bussystems umfaßt. Beispiels­ weise ist in der ersten Recheneinheit eine Pipeline-Struktur angeordnet, die mittels eines Parameters konfigurierbar ist. Beispielsweise kann die Cache-Strategie zwischen Write- Through oder Write Back geändert werden. Ebenso ist es mög­ lich, daß ein Speicher-Controller-Baustein mittels eines Pa­ rameters in seiner Bearbeitungsstrategie änderbar ist.

Ein Computersystem zur Durchführung des Verfahrens umfaßt: Systemkomponenten, die mittels eines Parametersatzes in ihrer Funktionsweise konfigurierbar sind; einen Speicher, der zur Speicherung eines Parametersatzes geeignet ist; Mittel zur Durchführung einer Konfiguration der Systemkomponenten mit dem Parametersatz; Mittel zur Bewertung der Effizienz des Computersystems bei der Bearbeitung eines Programmcodes; Mit­ tel zum Vergleichen zweier Bewertungen, welche die Effizienz des Computersystems kennzeichnen; Mittel zum Auswählen eines effizienten Parametersatzes auf Grundlage des Vergleichs.

Das Computersystem ist dazu geeignet, eine Optimierung des Parametersatzes vorzunehmen, mit dem die einzelnen Systemkom­ ponenten des Computersystems konfigurierbar sind. Dies führt zu einer Verringerung der Bearbeitungszeit eines Pro­ grammcodes.

Ein Computerprogrammprodukt wird direkt in den integrierten Speicher eines digitalen Computers geladen und umfaßt Softwa­ recode-Abschnitte, mit denen die Schritte gemäß dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Computer läuft.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie­ len und Figuren näher erläutert.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Computersystem;

Fig. 2 ein Diagramm, das ein Verfahren zum Betrieb eines Computersystems darstellt.

In Fig. 1 ist ein Computersystem 5 dargestellt. Das Compu­ tersystem 5 umfaßt Systemkomponenten 10. Weiterhin umfaßt das Computersystem 5 eine erste Recheneinheit 60, eine zweite Re­ cheneinheit 65, einen Speicher 70, einen Cache-Speicher 75, ein Eingabesystem-Ausgabesystem 80, neuronale Schaltkreise 85, einen Controller 90 und einen Parameterspeicher 95. In dem Parameterspeicher 95 ist beispielsweise ein Parametersatz 45 gespeichert. Die erste Recheneinheit 60 ist beispielsweise mit dem Controller 90 verbunden. Ebenfalls ist die zweite Re­ cheneinheit 65 mit dem Controller 90 verbunden. Die zweite Recheneinheit 65 ist zusätzlich mit dem neuronalen Schalt­ kreis 85 verbunden. Der Controller 90 ist beispielsweise mit einem Cache-Speicher 75 verbunden. Ein Zugriff auf den Cache- Speicher 75 - ausgehend von der ersten Recheneinheit 60 - verläuft beispielsweise durch den Controller 90. Der Speicher 70 ist mit dem Cache-Speicher 75 verbunden. In dem Speicher 70 sind erste Daten 50 und zweite Daten 55 gespeichert. Wei­ terhin sind in dem Speicher 70 ein erster Programmcode 20 und ein zweiter Programmcode 35 gespeichert. Ein Zugriff auf den Speicher 70 - ausgehend von dem Controller 90 - erfolgt bei­ spielsweise durch den Cache 75 hindurch. Das Eingabesystem- Ausgabesystem 80 ist mit dem Controller 90 verbunden. Die Sy­ stemkomponenten 10 sind jeweils einzeln mittels Parametern konfigurierbar. Die zur Konfigurierung verwendeten Parameter werden als Parametersatz 45 in dem Parameterspeicher 95 ge­ speichert. Es sind ein erster Parametersatz 15 und ein zwei­ ter Parametersatz 30 dargestellt, die jeweils zur Konfigurie­ rung der Systemkomponenten 10 verwendet werden können.

Mit Bezug auf Fig. 2 ist ein Verfahren dargestellt, das zum Betrieb des Computersystems 5 geeignet ist. Da das Computer­ system 5 eine erste Recheneinheit 60 und eine zweite Rechen­ einheit 65 aufweist, wird zunächst die erste Recheneinheit 60 mit dem ersten Parametersatz 15 konfiguriert. Die zweite Re­ cheneinheit 65 wird mit dem zweiten Parametersatz 30 konfigu­ riert. In der ersten Recheneinheit 60 wird nun ein erster Programmcode 20 ausgeführt und es wird eine erste Bewertung 25 ermittelt, welche die Effizienz der Bearbeitung auf Grund­ lage des ersten Parametersatzes 15 charakterisiert. Mit der zweiten Recheneinheit 65 wird ein zweiter Programmcode 35 ausgeführt und es wird eine zweite Bewertung 40 ermittelt, welche die Effizienz der Bearbeitung auf Grundlage des zwei­ ten Parametersatzes 30 charakterisiert. Es ist ebenso mög­ lich, daß der zweite Programmcode 35 von der ersten Rechen­ einheit 60 ausgeführt wird, nachdem diese mit dem zweiten Pa­ rametersatz 30 konfiguriert wurde. In einem Vergleich 100 wird die erste Bewertung 25 mit der zweiten Bewertung 40 ver­ glichen und aufgrund des Ergebnisses des Vergleichs 100 ein effizienter Parametersatz 45 ermittelt. Bei dem effizienten Parametersatz 45 handelt es sich zum Beispiel um den ersten oder den zweiten Parametersatz 15, 30, wobei der als besser bewertete Parametersatz ausgewählt wird. Anschließend wird eine Konfiguration 105 der Systemkomponenten 10 des Computer­ systems 5 durchgeführt, um eine nachfolgende Bearbeitung von Programmcode mit dem effizienten Parametersatz 45 durchzufüh­ ren.

Multiprozessorsysteme sind seit längerem bekannt und auch für den Massenmarkt erhältlich. Der geringe Geschwindigkeitszu­ wachs beziehungsweise der Geschwindigkeitsverlust bei nicht speziell angepaßten Programmen hat eine Marktdurchdringung bisher vermindert. Leicht modifizierte Systeme und Betriebs­ systeme sollen den zweiten Prozessor eines Mehrprozessorsy­ stems für die Systemoptimierung und speziell für die Auswahl der Zugriffsstrategie und der Cache-Organisation wie bei­ spielsweise Write-Through oder Write-Back verwenden. In Mul­ tiprozessorsystemen, bei denen beide Prozessoren einen eige­ nen Hauptspeicher besitzen, kann der zweite Prozessor simul­ tan die auf dem ersten Prozessor ablaufende Software mit Sy­ stemkomponenten verarbeiten, die mit einem anderen Parameter­ satz konfiguriert sind. Nach bestimmten Programmabschnitten wird die benötigte Zeit der beiden Berechnungen verglichen und der Parametersatz, der zu einer kürzeren Abarbeitungszeit führt, wird ausgewählt.

Durch die Speicherung eines Parametersatzes auf einem nicht flüchtigen Speicher wie beispielsweise einer Festplatte oder einem EPROM (Electrical Programmable Read-Only Memory) ist es möglich, bei erneutem Starten des Systems oder bei erneutem Starten der Software auf den gespeicherten Parametersatz zu­ rückzugreifen und diesen zu verwenden.

Liegen in einem Multiprozessorsystem getrennte Ressourcen vor, so ist es möglich, einen einzelnen Prozessor mit eigenem Hauptspeicher für die Ausführung einer speziellen Anwendung zu reservieren. Somit können auch mehrere Anwendungen paral­ lel ablaufen und zumindest eine der Anwendungen wird mit ei­ ner optimalen Systemkonfiguration verarbeitet. Hier ergeben sich zum Beispiel bei Serveranwendungen Vorteile. Die Fähig­ keit der Optimierung, die Erstellung einer Anwendungsstati­ stik und die exklusive Reservierung eines Prozessors für ein Programm werden beispielsweise im Betriebssystem des Compu­ tersystems implementiert.

Beispielsweise kann das Betriebssystem die Systemkomponenten während der Laufzeit durch Vergleich unterschiedlicher Para­ metersätze für die Systemkonfiguration optimieren.

Bezugszeichenliste

5

Computersystem

10

Systemkomponenten

15

erster Parametersatz

20

erster Programmcode

25

erste Bewertung

30

zweiter Parametersatz

35

zweiter Programmcode

40

zweite Bewertung

45

effizienter Parametersatz

50

erste Daten

55

zweite Daten

60

erste Recheneinheit

65

zweite Recheneinheit

70

Speicher

75

Cache-Speicher

80

Eingabesystem-Ausgabesystem

85

neuronale Schaltkreise

90

Controller

95

Parameterspeicher

100

Vergleich

105

Konfiguration

Claims (11)

1. Verfahren zum Betreiben eines Computersystems (5) mit den Schritten:

• - Bereitstellen des Computersystems (5) mit einer ersten und einer zweiten Recheneinheit (60, 65), die jeweils mittels ei­ nes Parametersatzes (15, 30) in ihrer Funktionsweise konfigu­ rierbar sind;
• - Auswählen eines ersten und eines davon verschiedenen zwei­ ten Parametersatzes (15);
• - Konfigurieren der ersten Recheneinheit (60) mit dem ersten Parametersatz (15) und Konfigurieren der zweiten Rechenein­ heit (65) mit dem zweiten Parametersatz (30);
• - nachfolgend Abarbeiten eines Programmcodes (20) mit der konfigurierten ersten und der konfigurierten zweiten Rechen­ einheit;
• - Vergleich der zur Abarbeitung des Programmcodes (20) von der ersten Recheneinheit (60) benötigten Bearbeitungszeit mit der von der zweiten Recheneinheit (65) benötigten Bearbei­ tungszeit;
• - nachfolgend Konfigurieren der ersten Recheneinheit (60) mit demjenigen Parametersatz mit dem diejenige Recheneinheit kon­ figuriert war, die den Programmcode (20) in kürzerer Bearbei­ tungszeit abgearbeitet hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Programmcode (20) erste Daten (50) verarbeitet werden und verschiedene zweite Daten (55) verarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Programmcode (20) erste Daten (50) verarbeitet werden und gleiche zweite Daten (55) verarbeitet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Recheneinheit (60) den ersten Programmcode (20) zur gleichen Zeit bearbeitet wie die zweite Recheneinheit (65) den zweiten Programmcode (35) bearbeitet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt des nachfolgenden Konfigurierens der Parametersatz flüchtig oder nicht-flüchtig gespeichert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Programmcodes jeweils ein Parametersatz zugeordnet gespeichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem (5) für die Bearbeitung eines der unter­ schiedlichen Programmcodes mit dem für diesen Programmcode zugeordnet gespeicherten Parametersatz konfiguriert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem einen Speicher (70) oder einen Cache- Speicher (75) oder ein Eingabesystem-Ausgabesystem (80) oder neuronale Schaltkreise (85) umfaßt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konfiguration des Computersystems die Konfigurierung ei­ ner Pipeline-Strategie oder einer Cache-Strategie oder einer Speicher-Controller-Strategie oder eines Bussystems umfaßt.

10. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Spei­ cher (70) eines digitalen Computers (5) geladen werden kann und Softwarecode-Abschnitte umfaßt, mit denen die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf dem Computer (5) abläuft.

11. Computerprogrammprodukt, das auf einem computergeeigneten Medium gespeichert ist und computerlesbare Programmittel um­ faßt, die Softwarecode-Abschnitte umfassen, aufgrund derer die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt werden, wenn das Programmittel auf einem Computer läuft.