1) O documento discute a aplicação de conceitos de eficiência de linhas de produção industrial para medir a eficiência de mainframes, utilizando a Lei de Amdahl. 2) A Lei de Amdahl estabelece que um sistema equilibrado consome 8 MIPS para cada MB/s de dados lidos ou gravados no disco. 3) Métricas como tempo de resposta, vazão e uso do processador são comumente usadas para medir o desempenho de computadores, porém não determinam a eficiência.

1. A eficiência de mainframes medida através de conceitos
de linha de produção e da Lei de Amdahl
MSc. Antonio Cesar Sartoratto Dias - Unicamp
Prof. Dr. Marcius Fabius Henriques de Carvalho - Cenpra
Artigo apresentado durante o encontro anual do CMG-Brasil de 2007
28 de Setembro de 2007
Este artigo utiliza a Lei de Amdahl, que completa 40 anos, juntamente com
conceitos de eficiência e produtividade das linhas de produção industrial e
propõe uma metodologia que localiza o ponto de eficiência para uma carga de
trabalho de um mainframe.
1. Introdução Formulação da hipótese
A engenharia de processos industrias,
sobretudo a voltada para o setor automobilístico,
busca melhorias de 1% a cada ano, seja em
qualidade, custo ou tempo de processo. Por Fig. 2 – Resumo da hipótese
isso, na área industrial, foram desenvolvidos
conceitos aprimorados para melhoria de Em uma linha de produção é realizado um
desempenho que podem ser observados e conjunto seqüencial de operações implantadas
utilizados em outros setores da economia. no interior de uma fábrica que processam e
Este artigo tem como objetivo contribuir para o transformam matéria prima em produtos
aumento da precisão dos trabalhos de disponibilizados para os consumidores finais.
planejamento de capacidade de mainframes, Seja qual for o ramo de atividade dessa linha de
melhoria de desempenho de sistemas e das produção, ela utilizará a força do trabalho para
previsões do tempo de duração de processos da transformar o insumo de entrada num produto
Tecnologia da Informação. de saída. Os insumos e os produtos finais são
organizados em forma de estoque para
A Figura 1 ilustra como o tempo de um processo aguardarem o momento de seguir seu fluxo na
pode variar em função da configuração de uma cadeia logística.
máquina. Houve variação de 6 horas a 2
minutos para processar 1 milhão de registros Em um processo de Tecnologia da Informação,
utilizando um mainframe, em ambiente real de o conjunto seqüencial das operações está
produção. previamente escrita no interior do aplicativo.
Utilizam um dado como entrada e, após o
processo de transformação, realizado pela
lógica de programação, geram uma informação
disponibilizada para o usuário final. Essa
seqüência é válida, tanto para aplicativos batch,
que processam um grande lote de uma só vez
quanto para uma transação acionada a cada vez
que o usuário solicita. Os dados, de entrada, de
saída ou auxiliares, podem estar armazenados
em arquivos convencionais, em bancos de
dados ou uma combinação entre eles.
Fig. 1 – Tempo de processamento de 1 milhão de
A Figura 3 representa tanto um processo de
registros em função das configurações utilizadas fabricação como um processo de Tecnologia da
Informação. O modelo recebe uma entrada, faz
o tratamento através de um processo de
Sem acesso a parâmetros mais precisos, uma
transformação e gera uma saída. Durante o
das poucas maneiras de gerenciar o
tempo de duração do processo existe interação
desempenho de processos apoiados por
com o ambiente operacional que hospeda o
computadores de grande porte serão aquelas
processo.
baseadas na intuição ou diretrizes históricas.

2. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
são chamadas freqüentemente medidas parciais
da produtividade. Estas medidas parciais da
produtividade podem fornecer uma indicação
enganadora da produtividade total quando
consideradas isoladamente.
Para ilustrar a distinção entre os termos, é útil
considerar um processo de produção simples
em que uma única entrada (x) é usada para
produzir uma única saída (y). A linha 0F' na
Figura 4 representa uma fronteira da produção
que pode ser usada para definir o
Fig. 3 – Representação do conceito de processo relacionamento entre a entrada e a saída. A
fronteira da produção representa a saída
máxima atingível de cada nível de entrada.
Devido à analogia entre os processos industriais Dessa forma ele reflete o estado atual da
e os computacionais, este trabalho propõe que tecnologia na indústria. As firmas nesta indústria
as técnicas de melhoria utilizadas pelas linhas operam nessa fronteira, se forem tècnicamente
de produção industrial sejam utilizadas para eficientes, ou abaixo da fronteira se forem
auxiliar a construção de uma metodologia capaz tècnicamente ineficientes. O ponto A representa
de medir eficiência em processos de Tecnologia um ponto ineficiente e os pontos B e C
da Informação. representam pontos eficientes. Uma firma que
opera no ponto A é ineficiente porque
2. Revisão Bibliográfica tècnicamente poderia aumentar a saída ao nível
associado com o ponto B sem requerer mais
2.1 Produtividade X Eficiência
entrada.
A comparação entre produtividade versus
eficiência feita por Coelli, mostra os seguintes
pontos [COEL06]:
Os termos, produtividade e eficiência, vem
sendo usados freqüentemente pela mídia nos
últimos dez anos por uma variedade de
comentaristas. São usados como sinônimos
apesar de não serem precisamente as mesmas
coisas. A produtividade de uma firma é a relação
da saída que produz com os insumos que utiliza,
conforme descrito pela Equação 1.
Equação 1 – Índice de produtividade Fig. 4 – Fronteiras da produção e Eficiência técnica
Produtividade = saídas/entradas
A Figura 5 ilustra o conceito de conjunto factível
de produção formado pelo conjunto de todas as
Quando o processo de produção envolve uma
combinações de entradas e saídas factíveis.
única entrada e uma única saída, este cálculo é
Este conjunto consiste em todos os pontos entre
uma matéria trivial. Entretanto, quando há mais
a fronteira da produção, 0F', e o eixo x (inclusive
de uma entrada (que é freqüentemente o caso)
nestes limites). Os pontos ao longo da fronteira
então um método para agrega-las em um único
da produção definem o subconjunto eficiente
índice das entradas deve ser usado para obter
deste conjunto factível de produção. A vantagem
uma medida da relação de produtividade.
preliminar da representação de um conjunto de
uma tecnologia da produção está feita
Quando nos referimos à produtividade, nos
claramente quando nós discutirmos a produção
referimos ao fator de produtividade total, que é
de múltiplas entradas e múltiplas saídas e o uso
uma medida da produtividade que envolve todos
da função de distância.
os fatores da produção. Outras medidas
tradicionais da produtividade, tais como a
produtividade dos trabalhadores em uma
fábrica, a produtividade dos combustíveis em
motores, e a produtividade da terra em cultivo,
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 2

3. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
A discussão acima não inclui um componente de
tempo. Quando se considera comparações da
produtividade com o tempo, uma fonte adicional
de mudança da produtividade, chamada
mudança técnica, é possível. Isto envolve
avanços na tecnologia que pode ser
representada por um deslocamento ascendente
na fronteira da produção. Isto é descrito na
Figura 7 pelo movimento da fronteira da
produção de 0F0' no período 0 a 0F1' no período
1. No período 1, todas as firmas podem
tècnicamente produzir mais saída para cada
Fig. 5 – Produtividade X Eficiência nível da entrada, relativo ao que era possível no
período 0. Um exemplo da mudança técnica é a
instalação de uma nova caldeira em uma fabrica
A Figura 6 ilustra a distinção entre a eficiência
movida a carvão que aumenta o potencial da
técnica e a produtividade. A produtividade de
produtividade além dos limites anteriores (este é
um ponto particular é medida através de um raio
um exemplo da mudança técnica incorporada
que nasce na origem e passa por esse ponto. A
com entrada de capital. A desencorporação de
inclinação do raio y/x fornece a medida de
uma mudança técnica também é possível, como
produtividade do ponto. Se a firma que opera no
por exemplo, a introdução do plantio alternado
ponto A se deslocasse para o ponto B,
na agricultura das últimas décadas).
tècnicamente eficiente, a inclinação do raio seria
maior, implicando uma produtividade mais
elevada no ponto B. Entretanto, movendo-se
para o ponto C, o raio saindo da origem forma
uma tangente à fronteira da produtividade, onde
define-se o ponto da máxima produtividade
possível. O ponto C é o ponto ótimo. Este último
movimento é um exemplo de exploração de
economias de escala. A operação em qualquer
outro ponto na fronteira da produção resulta em
uma produtividade mais baixa.
Desta discussão, nós concluímos que uma firma
pode ser tècnicamente eficiente mas sua
produtividade pode ser melhorada através da Fig. 7 – Mudança técnica entre dois períodos
exploração da economia de escala. Visto que
mudar a escala ou as operações de uma firma 2.2 A Lei de Amdahl para sistemas
pode frequentemente ser difícil de conseguir equilibrados
rapidamente, a eficiência técnica e a Eugene Amdahl foi o engenheiro chefe dos
produtividade, em alguns casos, podem ser projetos IBM /360 e /370. Durante as décadas
dadas em interpretações de curto e longo prazo. de 60 e 70, ficou conhecido por muitas regras
práticas para a engenharia de dados. Dentre
elas, destaca-se a Lei do Sistema Equilibrado,
utilizada neste trabalho: Um sistema equilibrado
consumirá 8 MIPS (milhões de instruções por
segundo) para processar cada MB/s (megabyte
por segundo) transferido de/para discos.
[AMDA67] apud [GRAY00]
A Figura 8 e a Equação 2 representam os
valores definidos pela Lei de Amdhal: em um
sistema equilibrado cada 1 MB/s lido/gravado
consome 8 MIPS para seu processamento.
Fig. 6 – Produtividade, eficiência técnica e escala
econômica
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 3

4. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
2.3 Benchmarks utilizados pelo mercado
O mercado de tecnologia da informação conta
com alguns benchmarks para comparar o
desempenho de diferentes modelos de
computadores. Entre eles destacam-se os
desenvolvidos pelo instituto TPC (Transaction
Processing Performance Council).
Os benchmarks desenvolvidos pelo TPC medem
o processador, o subsistema de I/O, a rede, o
Fig. 8 – Representação da Lei de Amdahl para sistema operacional, o sistema de
sistemas equilibrados gerenciamento de banco de dados e o monitor
de transações. Eles avaliam o desempenho de
aplicações como transações de débito/crédito,
Equação 2 – Consumo ideal de processador em fornecedor de peças por atacado e questões
um sistema equilibrado comerciais ocasionais como, por exemplo,
tendências de vendas e análise financeira. São
Consumo ideal
de processador
Quantidade de apresentados em 4 versões: C, H, R e W. A
dados (MB/s) versão TPC-C simula um ambiente de entrada
em um sistema = 8 X
lidos e de pedidos de serviço. As versões TPC-H e
equilibrado
gravados TPC-R avaliam a razão preço/desempenho de
(MIPS)
sistemas de apoio à decisão. A versão TPC-W
Essa regra prática, formulada para avalia sites voltados a e-business. [MENA02]
computadores de aplicação comercial fabricados Entretanto, os resultados de benchmarks podem
na década de 60, permanece válida para os confundir os usuários a respeito da capacidade
equipamentos atuais, de acordo com trabalhos dos sistemas executarem cargas de trabalhos
realizados e publicados pelo laboratório de reais em produção. Antes de serem utilizados,
pesquisas da Microsoft. [GRAY00] devem ser interpretados e não devem ser
O elo de ligação entre os computadores da utilizados como ferramentas de planejamento de
década de 60 e os atuais é a arquitetura de von capacidade. [MENA02]
Neumann, que continua sendo a base da
concepção do hardware utilizado em 2.4 Parâmetros utilizados pelo mercado
mainframes, servidores, estações de trabalho e Os itens mais utilizados para medir o
computadores pessoais. Existem exceções, desempenho de computadores são [ROGE05],
como por exemplo, os mainframes fabricados [HENN03]:
pela Unisys com sistemas operacionais MCP • Tempo de resposta das transações: mede o
(Master Control Program), concebidos a partir tempo que o usuário esperou pelo retorno de
de modelos não von Neumann ou de uma solicitação feita ao sistema.
independência vetorial. Entretanto, este
trabalho foi desenvolvido em um mainframe IBM • Vazão (throughput): mede a quantidade de
que segue a arquitetura de von Neumann. transações realizadas em um intervalo de
tempo.
A Figura 9 representa a estrutura geral do
computador de von Neumann [STAL06]: • Uso de processador: mede o consumo do
recurso processador durante o intervalo de
atividade do equipamento.
Tais critérios de medidas não permitem afirmar
que um processo foi realizado com o melhor
desempenho, se não houver um parâmetro
específico para esse fim.
O risco de desenvolver um novo parâmetro a
partir de uma regra prática, como o proposto por
este trabalho, é representado pela classificação
de precisão dada pela IBM, em pelo menos um
Fig. 9 – Diagrama da arquitetura de von Neumann de seus manuais técnicos. As regras práticas
para computadores são consideradas pela fabricante como pouco
precisas para gerenciar seus equipamentos.
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 4

5. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
A Figura 10 representa a classificação dos Antes que haja contestações, os valores deste
níveis de precisão dos métodos utilizados para benchmark serão comparados a outros
planejamento de capacidade e gestão de observados em ambiente real de produção.
desempenho [ROGE05].
A Figura 12 representa a decomposição do
tempo de resposta de transações realizadas em
um banco brasileiro. O tempo médio de
processador utilizado pelas lógicas foi da ordem
de 0,01 s, entretanto, o tempo de resposta
observado pelo usuário foi de 2,69 segundos.
Esse valor foi o resultado da soma de 3 itens:
(1) tempo de espera para início da transação
(WAIT TIME) = 1,61 seg., (2) tempo de processo
(CPU TIME) = 0,01 seg., e (3) tempo para
realização dos procedimentos de encerramento
da transação (TASK DISPATCH AVG) = 1,07
seg.
Fig. 10 – Nível de precisão dos métodos de
planejamento de capacidade e gestão de
desempenho
3. Benchmark X Realidade
É possível que resultados de benchmarks sejam
desconsiderados devido à crença que eles não
representem, com precisão, os ambientes reais
Fig. 12 – Resultado obtido em ambiente bancário
de produção.
As duas próximas figuras permitem comparar o
Durante a análise, foram coletados dados de 25
resultado de um benchmark com o resultado de
milhões de transações bancárias em uma
um ambiente real de produção.
instalação que reduz o tempo de resposta
A Figura 11 ilustra o resultado de um benchmark através do aprimoramento da lógica dos
apresentado no Euro CMG-2007 [SPRU07]. O aplicativos. De fato, os processos foram
equipamento utilizado foi capaz de realizar mais refinados e apresentaram pequena utilização de
de 15 mil transações por segundo com tempo de processador, entretanto, permaneceram em fila
resposta de 0,12 seg. Com auxílio de poucas de disco a maior parte do tempo.
contas, é possível observar que são realizadas
aproximadamente 57 milhões de transações por 4. Causas de ineficiência
hora, valor na mesma ordem de grandeza do
processamento diário de algumas instituições 4.1 Desbalanceamento do storage
bancárias brasileiras. Popularmente, um sistema equilibrado é
chamado de sistema “redondo”. Este termo
pode ser utilizado para auxiliar no entendimento
da distribuição da carga de trabalho em
sistemas de armazenamento de dados. O
desequilíbrio ocorre quando alguns discos
recebem grande quantidade de trabalho
enquanto outros apresentam ociosidade. Essa
diferença no nível de atividade dos discos causa
filas de I/O e as esperas serão administradas
pelo sistema operacional, utilizando recursos
que seriam mais úteis se estivessem
Fig. 11 – Resultado do benchmark de Spruth concentrados no processamento de transações
on-line e aplicativos batch.
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 5

6. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
A Figura 13 representa a diferença entre a discos e processadores, existem perdas no
distribuição de carga real e a carga ideal, processo se o componente de maior velocidade
marcada pelo círculo vermelho central. esperar pelo de menor velocidade.
4.3 Custo financeiro das filas
Os resultados da análise do sistemas de filas
podem ser utilizados em modelos de otimização.
O objetivo será equilibrar os custos de oferecer
um nível de serviço no sistema e a soma dos
custos dos atrasos ou perdas dos usuários.
A Figura 15 ilustra uma curva de custo total em
função do nível de serviço do sistema. É
possível observar que, enquanto os custos
operacionais de oferecer o serviço aumentam
com o aumento do nível de serviço, os custos
devido aos atrasos sofridos pelos usuários
diminuem. [AREN07]
Fig. 13 – Desbalanceamento do storage
Equilibrar um sistema significa não apenas
fornecer tempos de respostas aceitáveis pelos
usuários, mas também preservar os
investimentos necessários ao bom tempo de
resposta.
4.2 Otimização X Utilização plena
Existe a crença que otimizar é utilizar 100% do Fig. 15 – Relação entre custo total e o nível de
recurso. Entretanto, recursos com excesso de serviço oferecido
uso geram longas filas de espera, aumentando o
tempo de processo.
5. Metodologia
A Figura 14 ilustra a relação entre utilização de
um recurso e a fila formada para receber 5.1 Considerações
atendimento. Quanto maior a utilização, maior a O objetivo deste trabalho é desenvolver um
fila de espera. método para medir a eficiência de processos
executados em computadores de grande porte a
partir da relação entre a quantidade de dados
processados e a quantidade de recursos
computacionais utilizados. De forma que, a
cada processo realizado seja possível certificar
que a relação entre entrada, saída e esforço foi
a mais eficiente diante dos recursos utilizados.
O método será útil para indicar um objetivo a ser
atingido nos trabalhos de melhoria de
desempenho.
Seu diferencial está em agregar um ponto de
ótimo global em relação aos métodos
Fig. 14 – Fila X Utilização tradicionais a partir de dados obtidos no
ambiente operacional de um mainframe e sem a
aquisição de novos softwares. O ponto ótimo
Quando um processo envolve componentes de indicado pelo método proposto deve ser capaz
velocidades diferentes, como ocorre entre de medir o grau de sucesso atingido pelos
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 6

7. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
trabalhos de melhoria de desempenho ou A Figura 16 ilustra a relação entre os
motivar a continuidade em caso de sucesso indicadores de produtividade e de eficiência.
parcial. Existem muitas combinações possíveis entre
entradas e saídas, porém, para cada quantidade
5.2 Dados utilizados
de entrada existe um único ponto de eficiência,
A metodologia utilizada neste trabalho, para o
dado pela Lei de Amdahl.
cálculo de eficiência de computador de grande
porte, utilizou a lei de Amdahl para sistemas
equilibrados e dados encontrados em dois
relatórios do RMF (Resource Measurement
Facility) disponíveis em ambientes operacionais
IBM: CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY e
SUMMARY REPORT.
O detalhamento da metodologia, para aferição
da eficiência, está disponível no Anexo-1 por
motivos de diagramação.
5.3 Processador necessário e suficiente
O conceito de processador necessário e
suficiente nasce da reinterpretação da Lei de
Amdahl em conceitos matemáticos:
“Para que um sistema equilibrado realize o
processamento de 1 MB/s é necessário e Fig. 16 – Indicadores de eficiência e produtividade
suficiente o consumo de 8 MIPS”.
Como conseqüência, a característica de 6. Descrição do ambiente de análise
sistemas não equilibrados é a distância entre os
valores de processador necessário e suficiente. 6.1 A empresa
Quanto maior a distância, maior a ineficiência. O ambiente de estudo é representado por uma
instituição de economia mista que opera o
O valor “processador necessário” significa que o transporte de 2,5 milhões de passageiros por
mainframe precisou daquela quantidade de dia. O mainframe é compartilhado entre as
processador para realizar sua carga de trabalho operações administrativas e as tarefas de
devido sua eficiência técnica durante o período. manutenção dos equipamentos de transporte.
O valor “processador suficiente” representa 6.2 O problema
quanto de processador seria suficiente para a Após a troca da versão do sistema operacional,
mesma carga de trabalho se o mainframe o mainframe entrou em processo de saturação e
estivesse observando a Lei de Amdahl. não conseguiu atender todos os seus usuários.
5.4 Indicadores de eficiência e produtividade A solução de contorno, criada pela gerência de
Produtividade de uma unidade de produção é a tecnologia da informação, foi dar prioridade ao
relação de sua saída e sua entrada (Equação 1). sistema de atendimento ao público, transferir os
A produtividade varia devido às diferenças na lançamentos do sistema de manutenção de
tecnologia da produção e às diferenças no equipamentos para a baixa plataforma e
ambiente em que a produção ocorre. [FRIE93] atualizar o banco de dados durante o período da
madrugada. Apesar das providências tomadas,
Dentro da categoria de indicadores de a utilização do processador atingiu a média de
produtividade de T.I. estão os itens: 91%. Esse evento permitiu o desenvolvimento
• Response time, de um projeto de melhoria de desempenho no
• Throughput, mainframe da instalação, que não representa o
• % CPU. objetivo deste artigo.
A eficiência de uma unidade de produção é a 6.3 A solução
comparação entre o valor observado e o valor Para solucionar o problema apresentado foi
ótimo de sua saída e entrada. [FRIE93] implantado um projeto de ganho de
O valor ótimo para processos realizados por desempenho a partir da reorganização do
computadores é dado pela Lei de Amdahl, que storage, que afirma que pelo menos 20% dos
estabelece a relação entre o consumo esperado processadores estão sendo consumidos para
de recurso para um dado volume processado. administrar filas em discos, e dessa forma,
reduzindo a eficiência dos processos.
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 7

8. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
A metodologia tratada neste artigo foi utilizada
apenas para avaliar a eficiência do resultado 7. Análise dos resultados
alcançado pelo projeto de melhoria de
desempenho, sem interferir em seu Os resultados do projeto de melhoria de
desenvolvimento. desempenho serão analisados sob o conceito
de eficiência proposto por este artigo.
6.4 Melhorias obtidas
Os resultados obtidos pelo projeto de melhoria A Figura 20 compara os valores de processador
de tempo de resposta estão relacionados pelas necessário e suficiente para realizar o processo
próximas 3 figuras e registram os índices no mainframe antes do inicio do projeto de
propostos por [ROGE05] e [HENN03] para melhoria de desempenho.
aferição de desempenho de sistemas.
A Figura 17 ilustra o tempo de transação antes e
depois das melhorias.
Fig. 20 – Processador necessário e suficiente -
inicial
Fig. 17 – Tempo de transação - antes e depois A Figura 21 representa a eficiência do
equipamento antes do inicio do projeto de
melhoria de desempenho.
A Figura 18 ilustra a diferença na quantidade de
transações por dia, antes e depois das
melhorias.
Fig. 21 – Índice de eficiência - inicial
Fig. 18 – Transações por dia - antes e depois
A Figura 22 compara os valores de processador
necessário e suficiente após o encerramento do
A Figura 19 registra a diferença da utilização do projeto de melhoria de desempenho.
processador, antes e depois das melhorias.
Fig. 22 – Processador necessário e suficiente -
Fig. 19 – Uso do processador - antes e depois final
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 8

9. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
A Figura 23 representa a eficiência do
equipamento ao final do projeto de melhoria de
desempenho.
9. Referências
[AMDA67] E. Amdahl. Validity of the Single
Processor Approach to Achieving Large Scale
Computing Capabilities. FIPS Conference
Proceedings, Vol. 30, pp. 483-485. Atlantic City:
Fig. 23 – Índice de eficiência - final
AFIPS Press (1967).
A metodologia proposta apontou, no ambiente [AREN07] M. Arenales et al. Pesquisa
de estudo, que: (1) houve redução no uso de operacional para cursos de engenharia. Rio de
processador, (2) houve aproximação da Janeiro: Campus (2007).
quantidade de processador utilizado e da
quantidade de processador ideal e (3) houve [COEL06] T. Coelli et al. An introduction to
nd
aumento da eficiência. Apesar de resultados efficiency and productivity analysis. 2 ed. New
significativos apresentados pelo projeto de York: Springer (2006).
melhoria, eles não levaram o mainframe ao
ponto de eficiência máxima, incentivando a [FRIE93] H. Fried et al (editors). The
continuidade do projeto de melhoria de measurement of productivity efficiency:
desempenho de sistemas. techniques and applications. Oxford: Oxford
University Press (1993).
8. Conclusões
Este trabalho desenvolveu um método para [GRAY00] J. Gray and P. Shenoy. Rules of
th
medir a eficiência de processos executados em thumb in data engineering. 16 International
computadores de grande porte a partir da Conference on Data Engineering, San Diego, pp
relação entre a quantidade de dados 3-12 (2000).
processados e a quantidade de recursos
computacionais utilizados. [HENN07] J. Hennessy and D. Patterson.
Computer architecture: a quantitative approach.
Desse forma equiparou um processo de T.I. a th
4 ed. San Francisco: Morgan Kaufmann
um processo industrial que mede sua eficiência (2007).
através da relação entre insumos e produtos
finais. [MENA02] D. Menascé and V. Almeida.
Demonstrou que, mesmo bons resultados Capacity planning for web services: metrics,
obtidos através dos indicadores de tempo de models and methods. Upper Saddle River:
resposta, throughput e uso de processador, Prentice Hall PTR (2002).
podem não levar um mainframe ao seu ponto de
eficiência, apesar de melhorar sua [ROGE05] P. Rogers et al. ABC of z/OS System
produtividade. Conforme citado por [COEL06]: Programming V. 11: Capacity Planning and
medidas parciais da produtividade podem Performance Management. Manual técnico
fornecer uma indicação enganadora da SG24-6327-00. Poughkeepsie, NY: IBM ITSO
produtividade total quando consideradas (2005).
isoladamente.
[SPRU07] W. Spruth. The future of mainframe.
A visão global de eficiência é dada pela Lei de Euro CMG 2007 Nürnberg 23-25 Mai 2007.
Amdahl, que completa 40 anos e permanece
válida nos dias atuais, de acordo com [STAL06] W. Stallings. Computer organization
[GRAY00]. and architecture: designing for performance. 7
th
ed. Upper Saddle River: Prentice Hall (2006).
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 9

10. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
Anexo: Metodologia da coleta de dados
A metodologia utilizada neste trabalho, para o cálculo de eficiência de computador de grande porte
utilizou a lei de Amdahl para sistemas equilibrados e dados encontrados em dois relatórios do RMF
(Resource Measurement Facility) disponíveis em ambientes operacionais IBM: CACHE SUBSYSTEM
ACTIVITY e SUMMARY REPORT.
A implementação da metodologia foi composta dos seguintes passos:
Passo-1: Emissão do relatório SUMMARY REPORT para o período de 9:00 h às 16:00 h, com a
opção do intervalo de amostra de 15 minutos.
Passo-2: Emissão do relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY para o período de 9:00 h às 16:00
h, com a opção do intervalo de amostra de 15 minutos.
Passo-3: Coleta dos dados referentes ao uso de processador no relatório SUMMARY REPORT
para cada intervalo de 15 minutos.
A Figura 24 indica o local dos dados relativos ao uso de processador no relatório SUMMARY
REPORT.
R M F S U M M A R Y R E P O R T
PAGE 001
OS/390 SYSTEM ID IPO1 START 04/04/2005-09.00.00
REL. 01.03.00 RPT VERSION 1.3.0 END 04/04/2005-16.00.00
0
NUMBER OF INTERVALS 28 TOTAL LENGTH OF INTERVALS 06.55.38
-DATE TIME INT CPU DASD DASD JOB JOB TSO TSO STC STC SWAP DEMAND SERVICE TRANS
MM/DD HH.MM.SS MM.SS BUSY RESP RATE MAX AVE MAX AVE MAX AVE RATE PAGING RATE RATE
04/04 09.00.00 14.59 96.4 29 325.4 22 21 14 12 87 85 0.00 1.50 177760 0.742
04/04 09.15.00 15.00 85.3 36 313.2 22 21 14 14 86 85 0.01 0.74 86917 1.920
04/04 09.30.00 14.59 89.4 48 331.8 22 21 15 14 86 85 0.01 1.36 91640 0.933
04/04 09.45.00 15.00 95.2 46 283.8 23 22 16 14 85 84 0.02 0.99 121956 2.234
04/04 10.00.00 14.59 98.3 37 303.7 25 23 15 12 84 83 0.03 0.49 208399 1.584
04/04 10.15.00 15.00 99.7 39 272.9 24 22 12 11 85 84 0.00 0.42 220982 0.582
04/04 10.30.00 15.00 98.2 36 264.8 23 22 15 13 85 84 0.01 0.91 154635 1.792
04/04 10.45.00 14.59 93.6 47 258.2 23 22 13 12 85 84 0.01 0.53 88828 1.653
04/04 11.00.00 14.59 93.5 41 258.6 22 21 12 11 87 85 0.00 0.22 98190 2.489
.
.
.
-TOTAL/AVERAGE 91.7 43 244.4 25 21 22 12 88 85 0.01 0.93 106810 1.177
Fig. 24 – Relatório SUMMARY REPORT antes das melhorias operacionais
Passo-4: Coleta dos dados referentes à quantidade de dados processados no período . Estão
disponíveis no relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY para cada intervalo de 15 minutos. Para este
trabalho, interessa os dados referentes à linha “ALL”.
A Figura 25 auxilia a localizar as informações no relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY. Os
campos tem o nome de MB/s (megabyte por segundo) e representam a quantidade de dados
processados que trafegaram entre cada disco e a memória do computador, na forma de operações de
leituras e gravações.
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 10

11. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
C A C H E S U B S Y S T E M A C T I V I T Y
z/OS V1R4 SYSTEM ID CPAC START 04/04/2005-09.00.00
RPT VERSION V1R2 RMF END 04/04/2005-09.15.00
SUBSYSTEM 2105-01 CU-ID 1004 SSID 0001
TYPE-MODEL 2105-F20
-------------------------------------------------------------------------------------------
CACHE SUBSYSTEM DEVICE OVERVIEW
-------------------------------------------------------------------------------------------
.
.
.
-------------------------------------------------------------------------------------------
RAID RANK ACTIVITY
-------------------------------------------------------------------------------------------
0ID RAID DA HDD -------- READ REQ ------- ------- WRITE REQ -------
TYPE RATE AVG MB MB/S RTIME RATE AVG MB MB/S RTIME
0*ALL 14 0 0.039 0.5 11 0 0.057 0.2 20
00000 RAID-5 01 7 0 0.044 0.3 12 0 0.052 0.1 22
0001 RAID-5 01 7 0 0.038 0.2 11 0 0.063 0.1 18
Fig. 25 – Relatório CACHE SUBSYSTEM ACTIVITY com destaque para o campo MB/s
Passo-5: Soma das quantidades de dados lidos e gravados em cada intervalo de 15 minutos, para
todos os discos ligados ao mainframe
Passo-6: Montagem da tabela que consolida os dados coletados e os calculados, obtidos antes
dos trabalhos de melhoria de desempenho.
A Tabela 1 registra as regras de cálculos utilizadas pela metodologia. Os dados foram colocados
parcialmente para demonstrar como os cálculos foram realizados.
• Coluna 1: data-hora, é cópia da coluna DATE-TIME do relatório SUMMARY REPORT.
• Coluna 2: Quantidade instalada de MIPS (milhões de instruções por segundo), é a capacidade
de processamento do mainframe declarada pelo fabricante.
• Coluna 3: % Processador necessário: representa o percentual do recurso utilizado durante o
processo, é cópia da coluna CPU-BUSY do relatório SUMMARY REPORT.
• Coluna 4: MIPS necessários: representa o percentual do processador utilizado durante o
processo, medido em milhões de instruções por segundo, é o resultado de coluna-2 X coluna-
3.
• Coluna 5: MB/s (megabytes por segundo): quantidade de dados que trafegou entre os discos
e a memória através de operações de leituras e gravações, é obtido através da soma de todos
os registros totalizadores de leituras e gravações, segundo a regra do passo-5.
• Coluna 6: MIPS suficientes: valor esperado pela lei de Amdahl para sistemas equilibrados, é
obtido pela multiplicação da quantidade de dados lidos e gravados (coluna-5) por 8, conforme
indicado pela Equação 2.
• Coluna 7: % Processador Suficiente: é o percentual da coluna-6 em relação à coluna-2
(capacidade do mainframe).
Sartoratto&Carvalho CMG-Brasil 2007 p. 11

12. A eficiência de mainframes medida através de conceitos de linha de produção e da Lei de Amdahl
Tabela 1 – Relação inicial dos dados coletados e calculados - (parcial)
1 2 3 4 5 6 7
MIPS % Processador MIPS MIPS % Processador
Data Hora MB/s
instalados Necessário Necessários Suficientes Suficiente
04/04 09:00 61 96,4 59 2,0 16,3 26,7
04/04 09:15 61 85,3 52 2,0 15,7 25,7
04/04 09:30 61 89,4 55 2,1 16,6 27,2
04/04 09:45 61 95,2 58 1,8 14,2 23,3
04/04 10:00 61 98,3 60 1,9 15,2 24,9
04/04 10:15 61 99,7 61 1,7 13,6 22,4
04/04 10:30 61 98,2 60 1,7 13,2 21,7
04/04 10:45 61 93,6 57 1,6 12,9 21,2
Passo-7: Realização dos trabalhos de melhoria de desempenho.
Passo-8: Montagem da tabela que consolida os dados coletados e os calculados, obtidos depois
dos trabalhos de melhoria de desempenho.
Passo-9: Análise de resultados.
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