Горнец Н.Н., Рощин А.Г. Организация ЭВМ и систем (2006) (1186251), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Как правило, надежность принято характеризовать вероятностью безотказной работы. Производительность. Способность машины выполнять некоторый объем работы по обработке данных за единицу времени называют производительностью. На нее оказывает влияние множество факторов: характер выполняемых задач, архитектура и параметры процессора, характеристики основной и внешней памяти, наличие дополнительных устройств обработки, быстродействие соединительных шин, способ подключения различных устройств и т.п.

Оценка производительности проводится по стандартным методикам, служащим только для непосредственного сравнения различных компьютеров между собой. Для оценки производительности часто используют понятие времени нрохождения задачи (времени ответа, времени выполнения) — интервал от момента поступления задачи на выполнение до момента представления результатов ее решения пользователю. Зто время включает в себя работу ЦП, обращения к оперативной памяти и дискам, операции ввода-вывода, накладные расходы, связанные с работой ОП, и т.п. В мультипрограммном режиме, когда процессор компьютера выполняет несколько программ, во время ожидания завершения процедуры ввода-вывода для какой- 15 либо программы ЦП может выполнять другую программу, поэтому время прохождения задачи не будет постоянным.

Обычно производительность компьютера в целом характеризуется средним временем прохождения задачи. Быстродействие и его показатели. Способность компьютера выполнять определенное число операций за единицу времени называют быстродействием. В большинстве случаев его можно определить по тактовой частоте генератора, которая стала важнейшей характеристикой быстродействия.

При этом оценивается быстродействие только процессора. Время выполнения программы в ЦП зависит от трех параметров: длительности такта синхронизации (или тактовой частоты), числа тактов синхронизации, необходимого для выполнения каждой команды, и общего числа команд в программе. Для оценки быстродействия персональных компьютеров особенно часто используют частоту. Сегодня она достигает 3,5 ГГц и выше, а фирмы-изготовители, например 1пГе! или АМ(3, продолжают ее наращивать. Кроме того, быстродействие можно оценить по следующим показателям: длительность выполнения операций определенного типа (обычно в качестве параметра быстродействия фирмы-производители приводят число наиболее коротких арифметических операций, выполняемых за секунду; это так называемое пиковое быстродействие процессора); средняя длительность выполнения операции из некоторого стандартного набора операций, называемого смесью; это номинальное быстродействие; средняя длительность выполнения представительной задачи; при этом если в затратах времени учитывается только время обработки, то такую задачу принято называть ядром, а если учитывается и время на ввод-вывод, то эталонной задачей, или бенчмарком.

Время на организацию вычислительного процесса не учитывается. Это системная производительность. Быстродействие компьютера, имеющего традиционную архитектуру и призванного решать задачи с большим числом логических операций, принято оценивать числом М1РВ (миллион инструкций в секунду). Этот показатель прост для понимания — для более «быстрого» компьютера характерно более высокое значение этого показателя. Тем не менее применение М1РЗ в качестве универсального показателя наталкивается на ряд трудностей. Во-первых, каждый компьютер обладает структурой, ориентированной на обработку слов определенного формата и разрядности, т.е. инструкции в разных компьютерах определяют различный объем работы.

Во-вторых, этот показатель не учитывает сложность выполняемой команды. Поэтому при наличии в компьютере дополнитель- 16 ного сопроцессора, призванного выполнять операции с плаваюшей точкой (ПТ), этот показатель снижается. При отсутствии сопроцессора операции над числами с ПТ реализуются посредством подпрограмм, состоящих из нескольких достаточно простых команд целочисленной арифметики, и показатель М1РБ имеет высокое значение. Сложная команда сопроцессора выполняется достаточно долго (хотя и значительно быстрее, чем соответствуюшая подпрограмма), поэтому показатель М1РБ снижается.

Этот показатель имеет и рял других недостатков. Особый интерес вызывает оценка быстродействия компьютеров, призванных решать научно-технические задачи, в которых широко используется арифметика с ПТ. Обычно их быстродействие оценивают в миллионах операций с ПТ в секунду — МРЬОРБ. Многие программисты считают, что одна и та же программа, написанная для различных компьютеров, выполняет разное число команд, однако число операций над числами с ПТ в этих программах одинаково. Поэтому МРЬОРБ может служить для сравнения разных компьютеров между собой при выполнении одной и той же программы. Однако и этот показатель не универсален, поскольку в компьютерах используются разные системы (или наборы) команд. Таким образом, характеризовать машину единственным показателем невозможно без указания программы, выполняемой в компьютере.

В настоящее время разработано два набора тестов, предназначенных для измерения производительности процессора, системы памяти, а также эффективности формирования программы компилятором. Этими тестами служат наборы БРЕС(пгХХ и БРЕС1рХХ, где символами ХХ обозначен год разработки теста; время на операции ввода-вывода ничтожно мало. Тест БРЕС(пГХХ состоит из нескольких программ для различных прикладных областей (теория цепей, разработка логических схем, упаковка текстовых файлов, электронные таблицы и т.п.). Программы написаны на языке Си. Тест определяет производительность процессора при работе с целыми числами.

Тест БРЕСГРХХ служит для оценки производительности при наличии операций с ПТ. Кроме этих часто обновляемых тестов (после названия указывается год) существует и ряд других, в частности для оценки производительности многопроцессорных систем (БРЕСгаге), оценки машин при обработке трансакций (ТРС), рабочих станций, серверов (А1М) и т.п. Эти тесты стремятся учесть влияние, оказываемое на производительность машины различными ее компонентами, а не только процессором. Компьютер принято характеризовать следующими технико-эксплуатационными параметрами: быстродействие или производительность; надежность; 17 разрядность обрабатываемых слов и шин интерфейсов; емкость оперативной памяти; емкость накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД); емкость кэш-памяти; стоимость; размеры и масса.

Однако этих параметров может быть недостаточно, чтобы узнать все возможности компьютера. Если компьютер предполагается использовать в сети, то нужно знать о наличии и типе сетевых средств, типе установленной ОС. Для персонального компьютера важным является тип монитора и видеоадаптера, а для компьютера общего назначения — возможные режимы обслуживания пользователей, наличие средств для работы нескольких пользователей, число одновременно выполняемых программ, наличие специальных средств защиты памяти и т.п. 1.5. Вычислительные системы и сети Для повышения надежности и производительности начиная с 1960-х гг.

несколько компьютеров связывались между собой, образуя многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы и комплексы. Вначале такие комплексы предназначались для военных целей. Связь между отдельными компьютерами в них осуществлялась за счет доступа к общим наборам данных с помощью совместно используемых ВЗУ, т.е. накопителей на магнитных дисках (НМД) и лентах (НМЛ). Позднее для ускорения взаимодействия компьютеров стали использовать специальные адаптеры. Если в вычислительной системе предусматривается несколько процессоров и они имеют доступ к общим данным, находящимся в оперативной памяти, а также могут взаимодействовать со всеми периферийными устройствами, то такой комплекс принято называть многопроцессорным. Многопроцессорные комплексы обладают большей надежностью и гибкостью, но для их создания требуются специальные дорогостоящие средства коммутации.

Часто компьютеры расположены на значительных расстояниях друг от друга, а для их работы могут требоваться дайные из компьютера, находящегося в другом городе или стране. Тогда для их объединения между собой используют сети передачи данных. Несколько компьютеров, объединенных сетями передачи данных, называются вычислительной сетью. Если компьютеры удалены друг от друга и для их объединения использованы стандартные телефонные каналы — это глобальная вычислительная сеть (ГВС).

Появление мини- и микроЭВМ, а несколько позже и персональных компьютеров, призванных обслуживать неболыпие группы или даже отдельных пользователей, привело к тому, что полу- 18 ченные результаты обработки в отдельных компьютерах предназначались для совместного использования. Поэтому был разработан способ объединения этих компьютеров в локальную еычислигяельную сеть (ЛВС) — совокупность компьютеров (обычно персональных), расположенных на незначительных расстояниях друг от друга (на одном этаже, в одном здании или нескольких близлежащих зданиях) и соединенных между собой высокоскоростными каналами связи.

Кроме того, для работы сети необходимо специальное ПО, обеспечивающее взаимодействие между процессами в отдельных компьютерах. К концу 1980-х гг. утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в локальные сети. Появились два типа сетей — одноранговые (реет-1о-реет) и построенные по типу «клиент-сервер», а в качестве рабочих станций в них стали использоваться получавшие все более широкое признание персональные компьютеры. Со временем были разработаны стандартные сетевые технологии, превратившие процесс создания локальной сети в достаточно простую работу. Благодаря новому коммуникационному оборудованию — коммутаторам, маршрутизаторам, шлюзам — и новым каналам связи стало возможным объединять в сеть тысячи компьютеров.

Характеристики

Список файлов книги