Lue ensin tällä sivulla olevat yleisohjeet. Tarkemmat tiedot löytyvät tehtäväkohtaisista ohjeista. Jokaiseen tehtävään on saatavilla oma zip-tiedosto, josta löytyvää koodia voit käyttää ratkaisujesi pohjana.

Yleiset ohjeet

Tässä tehtävässä toteutetaan pienimuotoinen tutkimusprojekti, jossa perehdyt jonkin tietokoneen toiminnan rajoitteisiin niin teoriassa kuin käytännössäkin. Voit käyttää esimerkkinä vaikkapa omaa tietokonettasi tai jotakin Linux-konetta, jota pääset käyttämään etäyhteydellä.

Tarkemmat tiedot

Projektissa on tarkoitus vastata ainakin osittain seuraaviin kysymyksiin. Voit keskittyä joko CPU:hun, GPU:hun tai molempiin. Jos keskityt CPU:hun, analyysin tulee olla hyvin yksityiskohtainen ja tarkka, jotta saat tehtävästä täydet pisteet. Tämä tarkoittaa, että tutkimukseltasi odotetaan analyysiä yksittäisten konekielikäskyjen ja suoritusyksiköiden tasolla.

(a) Teoreettiset rajoitteet:

• Millainen CPU tai GPU tietokoneessasi tarkalleen ottaen on? Kerro tästä nimenomaisesta CPU:sta tai GPU:sta ja sen suorituskyvystä.
• Millä kellotaajuudella se toimii?
• Kuinka monta liukulukuoperaatiota kyseinen CPU tai GPU pystyy parhaimmillaan suorittamaan sekunnissa suorituskyvyn ja odotetun kellotaajuuden perusteella laskettuna? Viittaa yksityiskohtaisesti dokumentaatioon, jonka perusteella laskit tämän.

(b) Käytännön rajoitteet:

• Kirjoita C++-ohjelma, joka suorittaa mahdollisimman monta aritmeettista liukulukuoperaatiota sekunnissa tällä CPU:lla tai GPU:lla. Ohjelman ei tarvitse tehdä mitään hyödyllistä, mutta sen täytyy ottaa jonkinlainen syöte, suorittaa erittäin suuri määrä syötteestä jollakin tavoin riippuvia aritmeettisia operaatioita ja lopuksi tuottaa jonkinlainen tuloste. Laske, kuinka monta aritmeettista operaatiota tarkalleen ohjelmasi suorittaa ajettaessa.
• Käännä C++-koodi tietokoneellesi sopivalla kääntäjällä ja mittaa, kuinka kauan sen ajaminen tarkalleen kestää. Varmista, että ohjelmalla on tarpeeksi tehtävää, jotta ajaminen kestää useamman sekunnin ja mittaustulos on siten luotettava. Varmista, että mittaat seinäkelloaikaa oikein.
• Kerää ohjelmaa ajaessa mahdollisimman paljon hyödyllistä tietoa siitä, mitä tietokoneessa tapahtuu (kuten CPU:n todellinen kellotaajuus, CPU:lla suoritettujen käskyjen lukumäärä jne.).
• Laske, kuinka monta liukulukulaskua suoritettiin sekunnissa. Tuloksen pitäisi olla lähellä (a)-kohdan lukuja. Jos näin ei ole, yritä selittää tarkalleen, mistä ero mahdollisesti johtuu ja minkä takia parempia tuloksia ei olisi mahdollista saada käytännössä.
• Analysoi mahdollisuuksien mukaan myös kääntäjän tuottamaa assembly-koodia ja selvitä, toimiko kääntäjä juuri niin kuin tarkoitit.

(c) Vertailu CP-tehtäviin:

• Mittaa myös CP-tehtäväosion nopeimpien ratkaisujesi suorituskyky samalla tietokoneella. Laske jälleen koodisi suorittamien liukulukuoperaatioiden lukumäärä sekunnissa.
• Vertaile näitä lukuja (a)- ja (b)-osioiden lukuihin. Jos luvut eroavat toisistaan, selitä näitä eroja parhaasi mukaan. Jos esimerkiksi epäilet pullonkaulaa muistissa, pyri osoittamaan, että muuttamalla koodia sellaiseksi, että muistihakuja tehdään aina L1-välimuistista, suorituskyky lähestyisi teoreettista maksimia.

Mitä palautan ja miten?

Perusta oma, yksityinen Git-repositorio GitHubiin ja lisää GitHub-käyttäjä suomela sen yhteistyökumppaniksi, jotta kurssin opettaja pääsee katselemaan repositorion sisältöä.

Käytä Git-repositoriota projektityösi organisointiin. Lisää sinne muistiinpanot, lähdemateriaalit, C++-koodi, suorituskykymittaukset sekä muut materiaalit.

Juurihakemistosta tulee löytyä myös kirjallinen raportti. Voit käyttää sen kirjoittamiseen mitä tahansa työkalua, mutta lopullisen tiedoston tulee olla PDF-muodossa. Anna tiedostolle nimeksi report.pdf. PDF-tiedosto tulee tallentaa Git-repositorioosi.

Vastaa PDF-tiedostossa kaikkiin edellä kuvattuihin tutkimuskysymyksiin (a), (b) ja (c). Selitä, mitä teit ja miten, ja viittaa C++-koodiisi ja muihin materiaaleihin, joiden tulee kaikkien löytyä samasta Git-repositoriosta.

Kun kaikki on valmiina arvioitavaksi, kopioi GitHub-linkki palautukseen. Oman Git-repositoriosi etusivulle vievä linkki on oikein hyvä, esimerkiksi tällainen: https://github.com/USER/REPO/.