1.2.3.1. Одиниці оцінки продуктивності

Продуктивність є однією з основних характеристик комп'ютера, яка залежить як від технологічних, так і від архітектурних рішень. В процесі розвитку комп'ютерної техніки

24

з'явилося декілька методик вимірювання продуктивності. Вони дозволяють розробникам і користувачам здійснювати вибір між альтернативами на основі кількісних показників. Припустимо, що використано два комп'ютери для виконання тієї ж програми. Якщо перший комп'ютер виконав програму за менший час у порівнянні з другим, можна гово­рити, що перший комп'ютер є швидшим. Час виконання програми включає час роботи процесора, час звернення до дискової пам'яті, час звернення до основної пам'яті, час введення-виведення даних і накладні витрати операційної системи. Оскільки при роботі в мультипрограмному режимі під час очікування введення-виведення для однієї про­грами, процесор може виконувати іншу програму, то система не обов'язково мінімізу­ватиме час виконання даної конкретної програми. Тому вказаний підхід до порівняння комп'ютерів не є досконалим.

Іншим підходом до порівняння комп'ютерів є порівняння часу роботи процесора, необхідного для виконання заданої програми, який не включає час очікування введен­ня-виведення або час виконання іншої програми. Час роботи процесора може бути ви­ражений кількістю тактів синхронізації для даної програми, помноженою на тривалість такту синхронізації.

Важливою та часто вживаною характеристикою є середня кількість тактів синхроні­зації процесора на одну команду СРІ (clockcyclesperinstruction).При відомій кількості виконуваних команд в програмі ця характеристика дозволяє швидко оцінити час робо­ти процесора, необхідний для виконання заданої програми.

Досконалішою одиницею, яку можна використати для порівняння комп'ютерів, є продуктивність, тобто загальна кількість обчислювальної роботи, яку комп'ютер вико­нує за фіксований часовий інтервал. Якщо час виконання деякої програми позначити че­рез Т, то продуктивність Р комп'ютера можна визначити наступним чином: Р = 1/Т. Годі порівняння двох комп'ютерів Xі Yможна виконати за наступними правилами: якщо 1/Тх >1І/Ту тобто Ту > Тх, то комп'ютер Xє швидшим. В сучасних комп'ютерах продук­тивність вимірюється в мільйонах операцій за секунду - MIPS.Таким чином, продуктив­ність може бути визначена як зворотна до часу виконання величина, причому швидші комп'ютери при цьому матимуть вищий рейтинг кількості операцій за одиницю часу. Позитивними сторонами кількості операцій за одиницю часу як одиниці оцінки продук­тивності комп'ютера є те, що цю характеристику легко зрозуміти, особливо покупцю, і що швидший комп'ютер характеризується більшим числом операцій за одиницю часу. Проте використання цієї одиниці як метрики для порівняння натрапляє на дві пробле­ми. По-перше, вона залежить від набору команд процесора, що ускладнює порівняння комп'ютерів з різними системами команд. По-друге, навіть на одному і тому ж комп'юте­рі вона змінюється від програми до програми.

Вимірювання продуктивності комп'ютерів при вирішенні науково-технічних задач, в яких переважно використовується представлення даних в форматі з рухомою комою, завжди викликало особливий інтерес. Саме для таких обчислень вперше постало пи­тання про вимірювання продуктивності, а за досягнутими показниками часто робилися висновки про загальний рівень розробок комп'ютерів. Зазвичай для науково-технічних завдань продуктивність комп'ютера оцінюється в кількості операцій з рухомою комою за секунду FLOPS (Floating Point Operations Per Second). В сьогоднішніх комп'ютерах це мільйони та мільярди операцій з рухомою комою за секунду - MFLOPS, GFLOPS.

25

Погрібно відзначити, що вищеназвані одиниці вимірювання - такт (або частота) синхронізації, середня кількість тактів на команду і продуктивність комп'ютера є вза­ємозв'язаними. Неможливо змінити жодну з них ізольовано від іншої, оскільки базові иехнології, використовувані для зміни кожної з цих характеристик, взаємозв'язані: час­тота синхронізації визначається технологією виготовлення апаратних засобів і функ­ціональною організацією процесора; середня кількість тактів на команду залежить від Функціональної організації і архітектури системи команд; а кількість виконуваних в програмі команд визначається архітектурою системи команд і технологією компілято­рів. Коли порівнюються два комп'ютери, необхідно розглядати всі три компоненти, щоб зрозуміти відносну продуктивність.