Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Лабораторна робота "Визначення швидкодії обчислювальної системи" Теоретичні

Скачати 136.39 Kb.

Лабораторна робота "Визначення швидкодії обчислювальної системи" Теоретичні




Скачати 136.39 Kb.
Сторінка1/2
Дата конвертації27.05.2017
Розмір136.39 Kb.
ТипЛабораторна робота
  1   2


Лабораторна робота

"Визначення швидкодії обчислювальної системи"

1.Теоретичні відомості.


Найпростіше порівнювати однотипні за архітектурою комп’ютери.
Швидкодія (рос. быстродействие, англ. speed of response, нім. Schnelligkeit f, Reaktionsfähigkeit f, Ansprechgeschwindigkeit f) - швидкість реакції системи на зовнішні дії або кількість операцій, які здійснює система за одиницю часу.
Обчи́слювальна систе́ма (англ. computer system) - сукупність ЕОМ та їх програмного забезпечення, що призначені для організації ефективного обчислювального процесу;
Так для IBM PC подібних комп’ютерів, які є найпоширенішими в Україні, ми інтуїтивно відчуваємо різницю у швидкодії для ПК з процесором, на­прик­лад, 300 Мгц, 500 Мгц, 800 Мгц. Дуже часто для пересічного використача це і є основна характеристика швид­ко­дії. І це емпіричне знання є досить точним лише за умови того, що переважно використовуються для дому та офісу близька за параметрами комплектація комп’ютерів, окрім саме процесорів.
Відніма́ння - двомісна математична операція, обернена додаванню.
Емпіри́зм (від грец. έμπειρία - досвід) - напрям у теорії пізнання, що визнає чуттєвий досвід джерелом знань і стверджує, що всі знання ґрунтуються на досвіді. Протистоїть раціоналізму та містицизму. При цьому, інша пізнавальна здатність людини - розум - розглядається в емпіризмі тільки як сполучення і перекомпонування того матеріалу, що даний нам у досвіді, а також як здатність, що у принципі нічого не додає до змісту нашого знання. У методологічному плані емпіризм - це принцип, відповідно до якого життєва практика, мораль і наука повинні базуватися винятково на відповідному досвіді.
Фахівець же знає, що на швид­кодію обчислювальної системи, навіть для однотипних платформ, впливає об’єм оперативної пам’яті, параметри відеопідсистеми, тип матиринської плати тощо. Разом з тим, для задач з активним обміном із ло­каль­ни­ми дисками, наприклад, швидкість самих дисків та шинного інтерфейсу, використання контролерів з па­ра­лель­ним доступом і т.і. значно більше впливає на нарощування ефективності (для цих задач), ніж по­туж­ність процесора. Тому і дивне в очах непрофесіонала бачити, що файл-сервер комплектується значно менш по­туж­ним (і дешевшим) процесором, ніж ігровий ПК.

Зауважимо, що типово використача цікавить не сам комп’ютер (його комплектація з врахуванням десятків параметрів), а його використання, яке передбачає деяку інфраструктуру: локальна мережа, розподіленість ресурсів у мережі з їх спільним використанням тощо.

Інфраструкту́ра (від лат. infra - «нижче», «під» та лат. structura - «будівля», «розташування») - сукупність споруд, будівель, систем і служб, необхідних для функціонування галузей матеріального виробництва та забезпечення умов життєдіяльності суспільства.
Тому ми будемо використовувати не термін комп’ютер для оцінки швидкодії/ефективності, а термін обчислювальна система (ОбСист).

Отже, навіть на рівні однотипних систем їх порівняння не може бути таким вже прямолінійним і має вра­хо­ву­вати ту чи ту специфіку використання ОбСист. Хороша ОбСист для одних задач може бути зайвою за вар­тіс­тю і можливостями для інших, які не потребують всього арсеналу “дорогих” ОбСист.

Задача порівняння ОбСист стає досить актуальною для сучасного ринку інформаційних технологій (ІТ), прик­метною рисою якого є швидке моральне старіння всієї інфраструктури ІТ.

Мора́льний знос - це знос основних засобів внаслідок створення нових, прогресивніших і економічно ефективніших машин та устаткування. Поява досконаліших видів устаткування з підвищеною продуктивністю робить економічно доцільною заміну діючих основних засобів іще до їхнього фізичного зносу.
Інформаційні технології Інформаці́йні техноло́гії, ІТ (використовується також загальніший / вищий за ієрархією термін інформаційно-комунікаційні технології (Information and Communication Technologies, ICT) - сукупність методів, виробничих процесів і програмно-технічних засобів, інтегрованих з метою збирання, опрацювання, зберігання, розповсюдження, показу і використання інформації в інтересах її користувачів.
Ринок ІТ починає тиснути на ви­ко­ристача в плані нових витрат, які часто є реакцією на вдало проведені маркетингові акції, а не фактичною по­тре­бою таких витрат. Врешті, навіть невеликі витрати на кожний комп’ютер компанії в рамках сотень і тисяч ро­бочих місць у останній може потребувати значні кошти. Сама ж ІТ-індустрія не задовольняється тим, що ряд сис­тем, пристроїв можуть довго використовуватися, - все вироблене має розкуповуватися вже сьогодні, і вас виробники му­сять переконувати робити постійну, власне часто зайву для вас, модернізацію всього.
Виробни́цтво - процес створення матеріальних і суспільних благ, необхідних для існування і розвитку. Створюючи певні блага люди вступають у зв'язки і взаємодію – виробничі відносини. Тому виробництво є завжди суспільним.
При́стрій (англ. device, appliance, нім. Vorrichtung f, Einrichtung f) - обладнання, конструктивно завершена технічна система, що має певне функціональне призначення і за допомогою якої виконується яка-небудь робота або спрощується, полегшується певний процес.
Ма́ркетинг (англ. marketing) - це діяльність, спрямована на досягнення цілей підприємств, установ, організацій шляхом формування попиту та максимального задоволення потреб споживачів.
Модернізація Модерні суспільства Модерніза́ція - перехід від традиційного аграрного суспільства до світського, міського й індустріального. Переважною більшістю теоретиків розглядається як соціальний та цивілізаційний процес спрямованої трансформації суспільств, який розгортався протягом XVI-ХХ ст.
В цій ситуації для ви­ко­ристача – від домашнього до корпоративного – важливо мати деякий якісний орієнтир реального виграшу чи його відсутності.

Природним чином виділились такі підходи щодо оцінки швидкодії/ефективності ОбСист:


  1. Порівняння за формальною швидкістю процесора ОбСист;

  2. Оцінка ОбСист за системою (як правило фіксованих за множиною) тестів.

Порівняння за швидкістю процесора обчислювальної системи


  1. Враховуючи, що із зміною тактової частоти певного типу процесора його архітектура не міняється, можна порівнювати процесори за швидкістю виконання групи команд, але цей час виразити не в астрономічних одиницях, а в кількості тактів відповідного процесора.
    Кількість - в Арістотелівській логіці друга з 10 категорій (класів, розрядів, які спрощують процес розумового визначення будь-якої речі), побічна обставина матеріальних речей , за допомогою якої вони поширюються в просторі, вимірюються якоюсь математичною нормою і здатні бути поділеними на окремі частини.
    Астроно́мія (грец. αστρον - зірка і νομος - закон) - одна з найдавніших наук, що включає спостереження і пояснення подій, які відбуваються за межами Землі та її атмосфери. Вона вивчає походження, розвиток, властивості об'єктів, що спостерігаються на небі (і перебувають поза межами Землі), а також процеси, пов'язані з ними.
    Астрономі́чна одини́ця (скорочено - а. о., міжнародне позначення - au, від англ. astronomical unit) - позасистемна одиниця відстані, що застосовується переважно в астрономії. Дорівнює середній відстані Землі від Сонця (≈149,6 млн. км)
    Та́ктова частота́ - основна одиниця виміру частоти тактів у синхронних колах, що визначає кількість елементарних операцій (тактів), що виконуються системою за 1 секунду.(За підручником І.Л. Володіна, В.В. Володін 9 клас)
    Врешті від кількості тактів ми завжди можемо перейти до астрономічного часу. Отже, більш зручно подавати характеристику швидкості у витрачених тактах.

  2. Якби програма складалася лише з однієї команди, то на цьому порівняння можна було б і закінчити. Але команд десятки, а із своїми різновидами (за формою адресації та типом операндів, зокрема) вже сотні.
    Різновид (рос. разновидность, англ. species, sort, variation, variety, нім. Abart f) - у мінералогії - окремі члени мінерального виду змінного складу.
    Аналізуючи код програм (тобто реально використані команди) ми можемо оцінити деякі середні характеристики команди для вибраної групи примінень чи для деякої пересічної програми.
    Пересічне (з 1950-х по 2013 роки - Пересічна) - селище міського типу в Україні, в Дергачівському районі Харківської області.


  • Наприклад, ми можемо у множині програм підрахувати суму добутку кожної команди на кількість тактів команди і ділимо на кількість команд, отримавши середню команду у тактах.

  • Або спочатку підраховуємо частоту кожної команди (типово це у %%, де всі частоти команд – 100%) і такти кожної команди множимо на частоту (вагу команди у "типовій" програмі), взявши суму таких добутків отримуємо середньозважену команду або оцінку за Гібсоном. Наприклад, хай для одного процесора така команда у 7.25 такти, а для другого 8.19 тактів. Відповідно маємо оцінку швидкості двох процесорів без прив’язки до їх частот, адже процесори різних виробників можуть мати взагалі неспівпадаючі ряди частот.

Потрібно зауважити щодо поняття середньої команди наступне. Практично всі сучасні універсальні про­це­со­ри мають мікроконвейєри команд, коли при виконанні поточної команди йде аналіз і, при мож­ли­вос­ті, і виконання ряду наступних команд. Тоді на лінійних частинах програм за один такт може виконуватися ко­ман­да , а то і декілька, хоча сама команда має далеко не один такт. Ряд процесорів до тогож мають не один, а декілька конвейєрів. Наприклад, процесор Intel Itanium (64-бітний) виконує до 20 інструкцій одночасно, має 10-рівневий конвейєр. Відповідно, в оцінках середньої команди реально мати взагалі величини, менші за такт.

Оцінка обчислювальної системи за тестами


При розробці (вибору серед готових) тестів потрібно визначитися у таких питаннях.

1. Які можливості ОбСист ми будемо оцінювати: спеціальні чи загальні, і, відповідно тестами виступають деякі спеціально підібрані множини програм:



  • спеціалізований набір задач (офісні, чисельного аналізу, графіка, потокове відео тощо);
    Потокове мультимедіа (від. англ. stream media) - це мультимедіа, яке безперервно отримується користувачем від провайдера потокового мовлення. Це поняття застосовне як до інформації, поширюваної через телекомунікації, так і до інформації, яка спочатку поширювалася за допомогою потокового мовлення (наприклад, радіо, телебачення) або непотоковий (наприклад, книги, відеокасети, аудіо CD).
    Itanium (вимовляється: Ітаніум) - серверний процесор з архітектурою IA-64, розроблений спільно компаніями Intel і Hewlett-Packard. Вперше був представлений 29 травня 2001 року. Виробництво оригінального Itanium припинене в липні 2002 року одночасно з виходом Itanium 2.
    Чи́сельні ме́тоди - методи наближеного або точного розв'язування задач чистої або прикладної математики, які ґрунтуються на побудові послідовності дій над скінченною множиною чисел. Основні вимоги до чисельних методів, щоб вони були стійкими та збіжними.


  • універсльний набір задач, в який включають всі типові класи задач із урахуванням пропорцій кожного на ринку програмного забезпечення; в свою чергу, побудова такої виборки є самостійною проблемою.
    Проблема - складне теоретичне або практичне питання, що потребує розв'язання, вивчення, дослідження. Проблема - об'єкт (питання, недолік чи потреба чогось,завада від надлишку чи наявності чогось, процес) явище збуджуючого характеру як стимул діяльності спонукаючого характеру - незадоволений попит чи нереалізовані потреби (нестача або відсутність, надлишок або наявність чого-небудь), дефект, вада, чи загроза що змушує цілеспрямовано ліквідувати проблему шляхом уникнення взаємодії чи зміни стану об'єкту, себе чи свого ставлення до подій.


2. Спосіб реалізації тестів:

  • ми можемо розробити свій набір програм; перевага такої реалізації в тому, що володіючи кодом тесту ми можемо його адекватним чином адаптувати до різних платформ, чим, зокрема, розширимо діапазон за­сто­су­ван­ня тесту;
    Код (франц. code, від лат. codex) (англ. code, нім. Schlüssel m, Kennzahl f, Kode m) - зведення законів, система умовних знаків (символів, позначень) для передачі, обробки та зберігання (запам'ятовування) різноманітної інформації.


  • взяти вже готові програми (системи), що широко використовуються на ринку, навіть якщо вони не кращі за всіма параметрами. Є сенс віддавати перевагу тим системам, які мають реалізацію на декількох платформах. Наприклад, для тесту офісних задач природньо брати за основу MS Office.

3. Нарешті, потрібно визначитися із складністю тестів. Наприклад, питання "що є типовою задачею для офіс­ного текстового процесору?" не є простим. До тогож сам процес набору тексту вимірювати зайве, бо будь-яка ОбСист буде перекривати швидкість оператора. Це мають бути деякі дії, які виконуються автоматично, на­приклад, автоформатування у MS Word, перерахунок таблиці у MS Excel тощо.
Вимі́рювання - пізнавальний процес визначення числового значення вимірюваної величини, а також дія, спрямована на знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом, порівнюючи її з одиницею вимірювання за допомогою засобів вимірювальної техніки.
Таблиця - це перелік, зведення статистичних даних або інших відомостей, розташованих у певному порядку за рядками та стовпцями.

Окремими питанням є: методика вибору тестів, побудова генеральної виборки, опи­ту­вання експертів, про­ве­ден­ня статистичних вимірювань, порівняння із зразком (бенчмаркінг), які ми не будемо розглядати.

Експе́рт (від лат. expertus - досвідчений) (рос. эксперт, англ. expert, нім. Experte m, Sachverständiger m, Gutacher m) - фахівець, який здійснює експертизу.


  1   2


Скачати 136.39 Kb.

  • Порівняння за швидкістю процесора обчислювальної системи
  • Оцінка обчислювальної системи за тестами