Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Оцінка продуктивності комп'ютера за допомогою тестуючих програм

Скачати 108.86 Kb.

Оцінка продуктивності комп'ютера за допомогою тестуючих програм




Скачати 108.86 Kb.
Дата конвертації16.06.2017
Розмір108.86 Kb.
ТипМетодичні вказівки

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №1.

Тема: Оцінка продуктивності комп'ютера за допомогою тестуючих програм.

Мета: Навчитися проводити оцінку продуктивності комп’ютера за допомогою тестуючи програм.

Теоретичні відомості.

Продуктивність комп’ютерної системи в основному визначає продуктивність роботи ядра системи: процесор і оперативна пам'ять.

Пра́ця - цілеспрямована діяльність людей зі створення матеріальних і духовних благ, необхідних для задоволення потреб кожного індивіда і суспільства в цілому.
Продукти́вність пра́ці (англ. productivity, labour productivity; нім. Arbeitsleistung f, Leistung f, Arbeitsproduktivität f) - це показник трудової діяльності працівників. Характеризує кількість продукції, виробленої за одиницю часу, або витрати часу на виробництво одиниці продукції.
Таку оцінку проводять шляхом дослідження основних характеристик цих пристроїв, наборів команд.



Характеристики процесора

Процесор – це пристрій, що поєднує виконання арифметичних і логічних операцій, пов’язаних з керуванням роботою комп’ютера чи окремих пристроїв.

Процесор, що виконує збережувані в оперативній пам'яті команди і керує роботою всього комп’ютера, називають центральним. Центральні процесори ІВМ – сумісних комп’ютерів виготовляють фірми Intel, AMD, VIA.

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.
Арифме́тика (дав.-гр. ἀριϑμητική - мистецтво лічби, вчення про числа, від дав.-гр. αριθμός - число) - наука про числа, їх властивості й операції над ними.
Центральний процесор Центральний процесор, ЦП (англ. Central processing unit, CPU) - функціональна частина комп'ютера, що призначена для інтерпретації команд.

Процесори з однаковою або майже однаковою архітектурою утворюють сім'ї. Під архітектурою процесора розуміють його структуру і склад компонентів.



Основні характеристики центрального процесора

Можливості процесора визначають за такими основними характеристиками:



  • ступенем інтеграції чи безпосередньо зв'язаною з нею технологією виробництва;

  • внутрішньою і зовнішньою розрядністю оброблюваних даних;

  • частотою тактового генератора для процесора;
    Розрядність числа в математиці - кількість числових розрядів, необхідних для запису цього числа в тій чи іншій системі числення. Розрядність числа іноді також називається його довжиною.
    Техноло́гія (від грец. τεχνολογια, що походить від грец. τεχνολογος; грец. τεχνη - майстерність, техніка; грец. λογος - (тут) передавати) - наука («корпус знань») про способи (набір і послідовність операцій, їх режими) забезпечення потреб людства за допомогою (шляхом застосування) технічних засобів (знарядь праці).
    Компонент (англ. component, нім. Komponente f) - різновид, складова частина чогось.
    Генератор тактової частоти (генератор тактових імпульсів) - електронний генератор, призначений для генерації електричних тактових імпульсів заданої частоти (зазвичай прямокутної форми) для синхронізації сигналів та процесів в цифрових пристроях - ЕОМ, електронних годинниках і таймерах, в мікропроцесорній та іншій цифровій техніці.


  • продуктивністю процесора;

  • ємністю пам'яті, до якої може адресуватися процесор;

  • ємністю кеш-пам'яті;

  • підтримуваною частотою системної шини;

  • набором команд;

  • напругою електроживлення і споживаною потужністю;

  • варіантом постачання;

  • рознімами підключення.

Ступінь інтеграції будь-якої мікросхеми, зокрема процесора, показує, скільки транзисторів уміщується в ній. Ця характеристика для процесорів Intel змінилася від десятків тисяч до сотень мільйонів транзисторів, а технологія їх виготовлення -від 3,0 до 0,09 мк.

Одна з основних характеристик процесора - кількість бітів, яку він може обробляти одночасно - внутрішня розряднлсть.

Мікросхе́ма, інтегральна мікросхема (англ. integrated circuit) - електронна схема, що реалізована у вигляді напівпровідникового кристалу (чипу) та виконує певну функцію. Винайдена у 1958 році американськими винахідниками Джеком Кілбі та Робертом Нойсом.
Постачання - частина логістики, яке охоплює власне закупівлю, складування, транспортування, оприходування товарів, внутрішню перевірку й зберігання закупленого. Використовується також як синонім терміну Закупівельна логістика, або вхідна логістика.
Транзи́стор (англ. transfer - «переносити» і англ. resistor - «опір») - напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою зміни вхідної напруги або струму, поданих на базу, або інший електрод.
Мільйон - число, назва величини 10 6 = 1000000 =1000000} .
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.
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.
Внутрішня розрядпість процесорів Pentium становить 32, а процесорів Itanium і процесорів Sun Ultrasparc та IBM Power 4 - 64. Зовнішню розрядиість процесора визначають за розрядністю системної шини. Зовнішня розрядність процесорів сім'ї Pentium становить 64, а процесорів Itanium - 128.



Найважливіші характеристики процесора - частота тактового генератора і залежний від неї такт роботи процесора - машинний такт. Протягом машинного такту виконується одна або декілька мікрооперацій процесора. Чим коротший машинний такт, тим вища продуктивність процесора, що виражається кількістю виконуваних команд (операцій) за одиницю часу.

Продуктивність процесорів сучасних комп'ютерів становить від декількох мільйонів до декількох мільярдів операцій за секунду, при цьому значення машинного такту становить 10...100 нс, а частота тактового генератора перевищила 3 ГГц. Продуктивність процесора визначається не тільки тактовою частотою, але й кількістю команд, виконуваних за один такт.
Мільярд (англ. billion, фр. milliard) - число, назва величини 10 9 = 1000000000 =1000000000} . Скорочення - «млрд». Після скорочень «млн» (мільйон) і «млрд» (мільярд) крапка не ставиться. На скорочення тис.
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)
Продуктивність процесора зазвичай визначають одиницею виміру MIPS (Million Instructions Per Second - мільйон операцій за секунду). Однак визначити значення цієї характеристики окремо для процесора дуже важко, тому вимірюють продуктивність усього комп'ютера. Існує багато тестових програм (benchmarks) для перевірки продуктивності комп'ютера, що здебільшого призначені для перевірки продуктивності окремих груп команд (наприклад, тести SPECini і SPECfp - для перевірки продуктивності комп'ютера щодо виконання команд, які обробляють цілі числа з плаваючою точкою) або для певних класів завдань (наприклад, тест SPECweb для програм, що працюють з Internet). Вибираючи процесор за показниками його продуктивності, варто мати на увазі, що виробники наводять переважно результати тих тестів, які їх процесор виконав найкраще. Але комп'ютер може, по-перше, виконувати не ті класи задач, для яких ці результати отримано, а по-друге, на продуктивність комп'ютера, крім центрального процесора, можуть впливати й інші пристрої (особливо оперативна пам'ять), а також використовувана операційна система.
Ці́лі чи́сла - в математиці елементи множини Z = =\lbrace \ldots -3,\,-2,\,-1,\,0,\,1,\,2,\,3\,\ldots \rbrace } яка утворюється замиканням натуральних чисел відносно віднімання. Таким чином, цілі числа замкнуті відносно додавання, віднімання та множення.
Операційна система Операці́йна систе́ма, скорочено ОС (англ. operating system, OS) - це базовий комплекс програм, що виконує управління апаратною складовою комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організовує взаємодію з користувачем.

Ємність пам'яті, до якої може адресуватися процесор, визначається шириною адресної шини. Ширина адресної шини процесорів перших IBM-сумісних комп'ютерів становила 20 біт, а максимальна ємність пам'яті - відповідно 1 Мбайт. Максимальна ємність пам'яті сучасних комп'ютерів дорівнює 64 Гбайт (за ширини адресної шини 36 біт). Ширина адресної шини процесорів Itanium становить 64, а максимальна ємність адресованої пам'яті - відповідно 264 байт.

Отже, процесори можуть адресувати набагато більше фактично встановленої пам'яті (чи пам'яті, яку можна встановити) на материнській платі, що зумовлено конструктивними і технологічними особливостями її виробництва.

Материнська плата Матери́нська пла́та, систе́мна пла́та, ба́зова пла́та (англ. motherboard), відома також як головна плата (mainboard) - плата, на якій містяться основні компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку. Плата є основою не лише персонального комп'ютера, а також смартфонів, гральних консолей.
Тому обмеження ємності оперативної пам'яті визначається не процесором, а кількістю слотів для підключення до материнської плати і припустимих типів оперативної пам'яті.

Істотний вплив на продуктивність процесора справляють кількість рівнів ієрархи кеш-пам'яті і ємність кеш-пам'яті кожного рівня.



Підтримувана частота системної шини (деякі процесори підтримують кілька частот) визначає швидкість обміну даними між процесором та іншими пристроями (насамперед оперативною пам'яттю). Натепер найбільш використовувані частоти 400, 533 і 800 МГц.

Важливою характеристикою процесора є використовуваний набір команд. Так, якщо процесор-клон AMD чи VIA не підтримує розширення мультимедійних команд SSE2 і SSE3, то програми, що використовують ці розширення, не будуть працювати з таким процесором.

Мультиме́діа (лат. Multum + Medium) - комбінування різних форм представлення інформації на одному носієві, наприклад текстової, звукової і графічної, або, останнім часом все частіше - анімації і відео.



Напруга електроживлення і споживана потужність є істотними для моделей процесорів, призначених для портативних комп'ютерів, оскільки вони визначають час автономної роботи комп'ютера (на батарейках). Так, модель Itanium 2 з низькою напругою електроживлення (1,5 В) споживає 2 Вт (звичайний процесор Pentium II споживав 130 Вт), моделі Mobil Pentium 4 мають напруги живлення 1,2...1,55 В і споживану потужність 2...З Вт, а моделі Pentium М - напруги живлення 1,18 та 1 В і відповідно споживану потужність - і і 0,5 Вт. Для зниження споживання електроенергії процесором під час його бездіяльності використовується «сплячий» режим зі зниженою напругою електроживлення.
Батаре́я, Електри́чна батаре́я (для невеликих компонентів частіше Батаре́йка, також Елеме́нт жи́влення) - електричний або електронний компонент, джерело живлення, яке містить запас енергії і робить доступною її в електричній формі для пристроїв, підключених до нього.
Спожива́ч - фізична особа, яка купує, замовляє, використовує, або має намір придбати чи замовити продукцію для особистих потреб, безпосередньо не пов'язаних з підприємницькою діяльністю, або виконанням обов'язків найманого працівника.

Для процесорів, починаючи з Intel 80486, через збільшення споживаної потужності процесора виникла потреба в охолоджувальній системі у вигляді вентилятора для поліпшення відведення тепла від спеціальних ребристих пластин. Процесор постачається як без вентилятора (у цьому разі вентилятор купують окремо), так і разом з вентилятором - так званий «коробковий» (boxed) варіант постачання. Останні моделі процесорів мають систему стеження за температурою та її регулюванням.

Відведення, абдукція (abductio) - рух кінцівки або ока, спрямоване від середньої лінії тіла. Виконується абдуктором.
Температу́ра (від лат. temperatura - належне змішування, нормальний стан) - фізична величина, яка описує стан термодинамічної системи.

Центральний процесор підключається до системної шини і схеми електроживлення материнської плати.

Існують два способи підключення процесора до материнської плати.

За першим способом процесор вставляють у гніздо материнської плати за допомогою багатоконтактних рознімів. Так підключають процесори Pentium IV, Itanium 2, AMD і VIA. Наприклад, щоб підключити Pentium IV, використовують 478-контактне гніздо (Socket 478) зі спеціальним притискним важелем, що забезпечує міцне кріплення процесора в гнізді, а для підключення Itanium 2 підходить 611-контактне гніздо.

Другим способом передбачено розміщення процесора (наприклад, Pentium II) з вентилятором на спеціальній карті, що вставляється в слот розширення материнської плати.

Слот розширення - щілинний (англ. slot означає «щілину») роз'єм, зазвичай в комп'ютері, з'єднаний з системною шиною і призначений для установки додаткових модулів (карт розширення), що розширюють конфігурацію пристрою.



Характеристики оперативної пам'яті.

Основні характеристики оперативної пам'яті:

  • тип пам'яті;

  • технологія виготовлення;

  • глибина адресного простору, розрядність і ємність;

  • максимальна пропускна здатність;

  • тимчасова діаграма доступу;

  • тимчасова діаграма робочого циклу;

  • тип корпусу;

  • тип модуля оперативної пам'яті;

  • наявність контролю правильності даних;

  • наявність у модулі буферної пам'яті;

  • напруга електроживлення.

Тип пам'яті (наприклад, DDR SDRAM, QDR-II SRAM чи Flash-пам'ять) однозначно визначає як вид пам'яті (динамічна, статична чи постійна), так і її основні можливості.

Кількість бітів інформації, що зберігається в комірках кожної матриці, називають глибиною адресного простору (address depth) мікросхеми пам'яті.

Отже, загальну ємність мікросхеми пам'яті визначають добутком глибини адресного простору на кількість ліній введення-виведення (розрядів). Наприклад, ємність мікросхеми пам'яті, що має глибину адресного простору 1 Мбайт і 4 лінії введення-виведення (чотирирозрядну шипу введення-виведення), становить 1 Мбайтх4 = 4 Мбайт. Таку мікросхему позначають так: 1 х4, 1Мх4, хх4400 або хх4401.

Одна з істотних характеристик модуля пам'яті - це його максимальна пропускна здатність. її визначають як добуток тактової частоти системної шини на розрядність шини введення-виведення і на кількість бітів, переданих за один такт. Так, для мікросхеми DDR SDRAM, якщо тактова частота системної шини дорівнює 100 МГц, а розрядність шини введення-виведення 64, то пропускна здатність шини становитиме 1,6 Гбайт/с.

Час, потрібний для зчитування (записування) даних, що зберігаються за випадковою адресою, називають часом доступу (access time). У міру вдосконалення мікросхем пам'яті показником швидкодії стала тривалість робочого циклу.

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.
Час доступу до динамічної пам'яті: RDRAM - 27...40 не, DDR2 SDRAM - 35...45 не (для рядка), SDRAM - 50...70 не. Час доступу статичної пам'яті змінюється від 12...20 не для Async SRAM до 0,5 не (для QDR-II SRAM). Час доступу Flash-пам'яті до зчитування становить 50 не.

Тимчасова діаграма доступу до послідовних комірок пам'яті характеризується кількістю тактів, за які центральний процесор виконує чотири послідовні операції зчитування даних. Наприклад, діаграма 5-2-2-2 для мікросхеми означає, що зчитування першого байта потребує п'ять тактів, а зчитування трьох наступних байтів - два такти. Для мікросхем SDRAM тимчасова діаграма має вигляд 5-1-1-1, а для мікросхем статичної пам'яті: 3-2-2-2 (для Async SRAM) і 3-1-1-1 (для Pipeline Burst SRAM).

Продуктивність мікросхеми пам'яті характеризується часом виконання елементарних дій між двома операціями зчитування або записування даних.

Опера́ція (лат. operatio - дія, вплив) - дії, заходи, що виконуються за певним планом і спрямовані на вирішення якогось завдання, досягнення якоїсь мети або належить до кола функцій даного підприємства, установи, відділу, окремого працівника, певного обладнання тощо.
Послідовність цих операцій називають робочим циклом (чи циклом звернення - access cycle). Він включає зазначення адреси даних, вибір рядка, вибір стовпця і зчитування (записування). Час циклу динамічної пам'яті становить 10...15 нс, а статичної пам'яті - 5...10 нс. Робочий цикл записування в Flash-пам'ять дорівнює 30...50 мс, а час стирання блоку - 2 мс.

Мікросхема пам'яті міститься в корпусі. Існує кілька типів корпусів, основні з яких це корпуси DIP, SOJ, TSOP і TQPF.

Залежно від розміру чи форм-фактора розрізняють такі види модулів:



  • SIMM-модулі;
    Форм-фа́ктор (англ. form factor) - стандарт, що задає габаритні розміри технічного виробу, а також описує додаткові сукупності його технічних параметрів, наприклад форму, типи додаткових елементів розміщуваних в/на пристрої, їх положення та орієнтацію.


  • DIMM-модулі;

  • SODIMM- модулі;

  • RIMM-модулі.


Завдання до виконання


  1. Визначити за допомогою трьох вказаних викладачем тестуючи програм основні характеристики процесора. Результати занести у таблицю.

  2. Визначити за допомогою трьох тестуючи програм характеристики оперативної пам'яті. Результати занести у таблицю.

  3. Сформулювати висновок про продуктивність обчислювальної системи.
    Учи́тель/вчитель (педагог)- людина, яка навчає інших людей (своїх учнів), передає їм певні знання про життя. У вузькому розумінні - спеціаліст, який проводить навчальну та виховну роботу з учнями в загальноосвітніх школах різних типів.
    Обчи́слювальна систе́ма (англ. computer system) - сукупність ЕОМ та їх програмного забезпечення, що призначені для організації ефективного обчислювального процесу;


Контрольні запитання.
Питання - форма думки, виражена в мові пропозицією, яку виголошують або пишуть, коли хочуть що-небудь запитати, тобто отримати інформацію, що цікавить. В українській мові, якщо питання виголошують, то використовують питальну інтонацію, а якщо пишуть, то в кінці ставлять знак питання і використовують питальні частки: чи, не… чи, що, як, чи що, то хіба, невже, що якщо, а, так, правда, чи не так, так, але ж, чи не так, вірно; питальні займенникові слова: хто, що, який, який, чий, який, скільки, як, де, куди, звідки, коли, чому, навіщо, наскільки. За допомогою цих засобів будь-яка непитальна пропозиція може стати питанням або перезапитом. Задаючи питання зазвичай чекаємо відповіді. Виняток становить лише риторичне питання, на яке відповідь не потрібна.


  1. Наведіть основні характеристики процесора.

  2. Основні характеристики оперативної пам'яті.

  3. Які функціональні вузли містить обчислювальна система, їх призначення та характеристики?

  4. Як відбувається взаємодія між функціональними вузлами у різних типах архітектур комп’ютерів?

  5. В чому суть нейманівської архітектури?

  6. Які ненейманівькі архітектури вам відомі і в чому їх суть?

  7. За якими показниками можна зробити висновок про продуктивність обчислювальної системи?


Скачати 108.86 Kb.

  • Теоретичні відомості.
  • Характеристики оперативної памяті. Основні характеристики оперативної памяті
  • Завдання до виконання Визначити за допомогою трьох вказаних викладачем