03. Основные характеристики ЭВМ
Архитектура
ЭВМ
- это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых
строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и
применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного
построения ЭВМ.
Структуру
ЭВМ определяет следующая группа характеристик:
1) технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, показатели
надежности, достоверности, точности, емкость оперативной и внешней памяти,
габаритные размеры, стоимость технических и программных средств, особенности
эксплуатации т.д.);
2) характеристики и состав
функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; возможность расширения
состава технических и программных средств; возможность изменения структуры;
состав
программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (операционная
система или среда, пакеты прикладных программ, средства автоматизации
программирования).
К
основным характеристикам ЭВМ относятся:
Быстродействие это число операций, выполняемых ЭВМ за единицу
времени
В большинстве случаев его можно определить
по тактовой частоте генератора. При этом оценивается быстродействие только
процессора. Время выполнения программы в ЦП зависит от: 1) длительности такта
синхронизации (тактовой частоты), 2) числа тактов синхронизации, необходимого
для выполнения каждой команды, и общего числа команд в программе. Для оценки
быстродействия часто используют частоту. Кроме того, быстродействие можно
оценить по следующим показателям: 1) длительность выполнения операции
определенного типа (число коротких арифметических операций за 1сек – пиковое
быстродействие процессора) ; 2) средняя длительность выполнения операции из
некоторого стандартного набора операций. называемого смесью – номинальное
быстродействие; 3) средняя длительность выполнения представительной задачи –
системная производительность
Быстродействие комп., имеющего
традиционную архитектуру и призванного решать задачи с большим числом
логических операций , принято оценивать числом MIPS (миллион
инструкций в сек.). Комп., в которых широко используется арифметика с ПТ
оценивают в MFLOPS (миллион операций с ПТ в сек)
Сравнение по быстродействию различных
типов ЭВМ, не обеспечивает достоверных оценок. Очень часто вместо
характеристики быстродействия используют связанную с ней характеристику
производительность.
Производительность это объем
работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени.
Применяются
также относительные характеристики производительности. Фирма Intel для оценки
процессоров предложила тест, получивший название индекс iCOMP (Intel Comparative Microprocessor Performance). При его
определении учитываются четыре главных аспекта производительности: работа с
целыми числами, с плавающей запятой, графикой и видео. Данные имеют 16- и
32-разрядной представление. Каждый из восьми параметров при вычислении
участвует со своим весовым коэффициентом, определяемым по усредненному
соотношению между этими операциями в реальных задачах.
Коэффициент
производительности Итоговый SPEC-коэффициент
Емкость
запоминающих устройств. Емкость памяти измеряется количеством
структурных единиц информации, которое может одновременно находится в памяти.
Этот показатель позволяет определить, какой набор программ и данных может быть
одновременно размещен в памяти.
Емкость
оперативной памяти (ОЗУ) и емкость внешней памяти (ВЗУ) характеризуются
отдельно. Этот показатель очень важен для определения, какие программные пакеты
и их приложения могут одновременно обрабатываться в машине.
Надежность это способность
ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного
периода времени – сохранять свою работоспособность.
Высокая
надежность ЭВМ закладывается в процессе ее производства. Применение
сверхбольших интегральных схем (СБИС) резко сокращают число используемых
интегральных схем, а значит, и число их соединений друг с другом. Модульный
принцип построения позволяет легко проверять и контролировать работу всех
устройств, проводить диагностику и устранение неисправностей.
2
ошибки: - отказ – утрата возможности выполнения требуемой функции –
систематические ошибки; - сбой – кратковременное нарушение правильной работы
аппаратуры (искрение, вибрации и тд) – случайные.
Как
правило, надежность принято характеризовать вероятностью безотказной работы
Точность это
возможность различать почти равные значения (стандарт ISO - 2382/2-76).
Точность
получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а
также используемыми структурными единицами представления информации (байтом,
словом, двойным словом).
Достоверность
это
свойство информации быть правильно воспринятой.
Достоверность
характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный
уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами
контроля самой ЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем решения
эталонных задач и повторных расчетов. В особо ответственных случаях проводятся
контрольные решения на других ЭВМ и сравнение результатов.
Закон
Гроша: (N^2, N, sqrt N)
А) чем больше оборудования, тем больше
затраты на организацию работы системы
Б) чем больше оборудования, тем меньше
надежность системы
Операционные ресурсы – перечень того, что компьютер может делать
-
система счета (система обработки разрядов)
-
система связи (HDD, CD –
последовательная, магнитные диски – параллельная и последовательная)
-
система команд компьютера (включая способы адресации)
-
способы представления данных (прямой, обратный, дополнительный код или
код прямого замещения; формат данных – фиксированная точка, плавающая точка)
