Jak se nazývá jednotka měření výkonu počítače? Metody hodnocení výpočtových charakteristik doménových problémů a jejich podpůrných hardwarových platforem. Aritmetická logická jednotka a řídicí jednotka

Výkon je nejdůležitější vlastností počítače. Výkon je schopnost počítače vykonávat určité úkoly v určitých časových obdobích.

Počítač, který vykoná stejné množství práce za kratší dobu, je rychlejší. Doba provádění libovolného programu se měří v sekundách. Výkon se často měří jako rychlost, při které dochází k určitému počtu událostí za sekundu, takže méně času znamená více výkonu.

V závislosti na tom, čemu věříme, však lze čas definovat různými způsoby. Nejjednodušší způsob, jak určit čas, se nazývá astronomický čas, doba odezvy, doba provedení nebo uplynulý čas. Toto je latence úlohy a zahrnuje doslova vše: práci CPU, přístupy k disku, přístupy k paměti, I/O a režii operačního systému. Nicméně, když pracujete v multiprogramovém režimu, zatímco čekáte na I/O pro jeden program, procesor může spouštět jiný program a systém nemusí nutně minimalizovat dobu provádění tohoto konkrétního programu.

Pro měření doby provozu procesoru na daném programu se používá speciální parametr - CPU time, který nezahrnuje I/O latenci ani dobu provádění jiného programu. Pochopitelně doba odezvy uživatelsky viditelné, je plný úvazek provádění programu, nikoli čas CPU. Čas CPU lze dále rozdělit na čas strávený CPU přímo prováděním uživatelského programu, nazývaný čas CPU uživatele, a čas CPU strávený operačním systémem prováděním úloh požadovaných programem, nazývaný čas CPU systému.

V některých případech je systémový čas CPU ignorován z důvodu možné nepřesnosti měření prováděných samotným operačním systémem a také problémů spojených s porovnáváním výkonu strojů s různými operačními systémy. Na druhou stranu systémový kód na některých strojích je uživatelský kód na jiných a kromě toho prakticky žádný program nemůže běžet bez nějakého operačního systému. Proto se při měření výkonu procesoru často používá součet času CPU uživatele a systému.

U většiny moderních procesorů není rychlost interakce mezi vnitřními funkčními zařízeními určena přirozeným zpožděním v těchto zařízeních, ale je dána jediným systémem hodinových signálů generovaných nějakým generátorem hodinových impulzů, obvykle pracujícím s konstantní rychlost. Diskrétní časové události se nazývají hodinové tiky, tiky, hodinové periody, cykly nebo hodinové cykly. Konstruktéři počítačů obvykle hovoří o periodě hodin, která je definována buď její délkou (například 10 nanosekund), nebo její frekvencí (například 100 MHz). Trvání synchronizační periody je převrácenou hodnotou synchronizační frekvence.

Čas CPU pro určitý program lze tedy vyjádřit dvěma způsoby: počtem hodinových cyklů pro daný program vynásobeným délkou hodinového cyklu nebo počtem hodinových cyklů pro daný program děleným hodinovou frekvencí.

Důležitou charakteristikou často publikovanou ve zprávách procesorů je průměrný počet hodinových cyklů na instrukci – CPI (clock cycles per instruction). Když znáte počet příkazů spuštěných v programu, tato možnost vám umožní rychle odhadnout čas CPU pro daný program.

Výkon CPU tedy závisí na třech parametrech: hodinovém cyklu (neboli frekvenci), průměrném počtu hodinových cyklů na instrukci a počtu provedených instrukcí. Je nemožné změnit žádný z těchto parametrů izolovaně od ostatních, protože základní technologie používané ke změně každého z těchto parametrů jsou vzájemně propojené: taktovací frekvence je určena hardwarovou technologií a funkční organizací procesoru; průměrný počet hodinových cyklů na instrukci závisí na funkční organizaci a architektuře instrukčního systému; a počet instrukcí provedených v programu je určen architekturou instrukční sady a technologií kompilátorů. Když se porovnávají dva stroje, je třeba vzít v úvahu všechny tři komponenty, abychom pochopili relativní výkon.

Při hledání standardní jednotky měření výkonu počítače bylo přijato několik populárních jednotek měření. Podrobně jsou rozebrány v první kapitole.

1. Přehled metod a nástrojů pro hodnocení výkonnosti výpočetních systémů. Formulace problému.

1.1 Ukazatele pro hodnocení výkonnosti výpočetních systémů

MIPS

Jednou z alternativních jednotek pro měření výkonu procesoru (vzhledem k době provádění) je MIPS (milion instrukcí za sekundu). Existuje několik různých výkladů definice MIPS.

V obecný případ MIPS je rychlost operací za jednotku času, tzn. pro jakýkoli daný program je MIPS jednoduše poměrem počtu instrukcí v programu k době jeho provádění. Výkon lze tedy definovat jako převrácenou hodnotu doby provádění, přičemž rychlejší stroje mají vyšší hodnocení MIPS.

Pozitivní aspekty MIPS spočívá v tom, že charakteristika je snadno pochopitelná, zejména pro spotřebitele, a že rychlejší stroj má více MIPS, což odpovídá naší intuici. Použití MIPS jako srovnávací metriky však naráží na tři problémy. Za prvé, MIPS závisí na instrukční sadě procesoru, takže je obtížné porovnávat MIPS mezi počítači, které mají různé instrukční sady. Za druhé, MIPS, dokonce i na stejném počítači, se liší program od programu. Za třetí, MIPS se může měnit v opačném směru vzhledem k výkonu.

Klasickým příkladem pro druhý případ je hodnocení MIPS stroje, který obsahuje koprocesor s pohyblivou řádovou čárkou. Protože každá instrukce s plovoucí desetinnou čárkou obecně vyžaduje více hodinových cyklů než celočíselná instrukce, programy, které používají koprocesor s plovoucí desetinnou čárkou namísto odpovídajících softwarových rutin, se provádějí za kratší dobu, ale mají nižší hodnocení MIPS. Při absenci koprocesoru jsou operace s plovoucí desetinnou čárkou implementovány pomocí podprogramů, které používají jednodušší aritmetické instrukce s celočíselnými čísly a v důsledku toho mají takové stroje vyšší hodnocení MIPS, ale provádějí tolik instrukcí, že se celková doba provádění výrazně prodlužuje. Podobné anomálie jsou pozorovány při použití optimalizačních kompilátorů, kdy se v důsledku optimalizace sníží počet instrukcí prováděných v programu, sníží se hodnocení MIPS a zvýší se výkon.

Další definice MIPS je spojena s kdysi velmi oblíbeným počítačem VAX 11/780 od DEC. Právě tento počítač byl přijat jako standard pro porovnávání výkonu různých strojů. Výkon VAX 11/780 byl považován za 1MIPS (jeden milion instrukcí za sekundu).

V té době se rozšířil syntetický test D hrystone, který umožnil hodnotit efektivitu procesorů a kompilátorů z jazyka C pro nenumerické zpracovatelské programy. Jednalo se o testovací směs 53 % příkazů přiřazení, 32 % kontrolních příkazů a 15 % volání funkcí. Jednalo se o velmi krátký test: celkový počet příkazů byl 100. Rychlost provádění programu z těchto 100 příkazů byla měřena v Dhrystone za sekundu. Výkon VAX 11/780 v tomto syntetickém testu byl 1757 Dhrystone za sekundu. 1 MIPS se tedy rovná 1757 Dhrystone za sekundu.

Třetí definice MIPS souvisí s IBM RS/6000 MIPS. Faktem je, že řada výrobců a uživatelů (následovníků IBM) raději porovnává výkon svých počítačů s výkonem moderních Počítače IBM, ne s staré auto Společnost DEC. Vztah mezi VAX MIPS a RS/6000 MIPS nebyl nikdy široce publikován, ale 1 RS/6000 MIPS se přibližně rovná 1,6 VAX 11/780 MIPS.

MFLOPS

Měření výkonu počítače při řešení vědeckých a technických problémů, které významně využívají aritmetiku s pohyblivou řádovou čárkou, bylo vždy předmětem zvláštního zájmu. Právě u takových výpočtů vyvstala nejprve otázka měření výkonu a podle dosažené ukazatele byly často vyvozovány závěry obecná úroveň vývoj počítačů. U vědeckých a technických úloh se výkon procesoru obvykle měří v MFLOPS (miliony čísel s pohyblivou řádovou čárkou za sekundu nebo miliony základních aritmetických operací s čísly s pohyblivou řádovou čárkou provedených za sekundu).

Jako jednotka měření je MFLOPS určen pouze k měření výkonu s plovoucí desetinnou čárkou, a proto není použitelný mimo tuto omezenou oblast. Například programy kompilátoru mají hodnocení MFLOPS blízko nule bez ohledu na to, jak rychlý je stroj, protože kompilátory zřídka používají aritmetiku s pohyblivou řádovou čárkou.

MFLOPS je založen na počtu provedených operací, nikoli na počtu provedených instrukcí. Podle mnoha programátorů bude stejný program běžící na různých počítačích provádět různý počet instrukcí, ale stejný počet operací s pohyblivou řádovou čárkou. To je důvod, proč bylo hodnocení MFLOPS zamýšleno pro spravedlivé srovnání různých strojů mezi sebou.

1.2. Standardní testy měření výkonu

Tento odstavec pojednává o nejběžnějších standardních srovnávacích testech – Whetstone, Dhrystone, Linpack. Linpack a Whetstone charakterizují zpracování reálná čísla, a Dhrystone - zpracování celých čísel. Více moderní testy SPEC jsou v podstatě souborem balíčků pro získání souboru odhadů výkonnosti dávkového zpracování, a proto jsou popsány samostatně.

1.2.1. Brousek (obecný popis)

V roce 1976 H.J. Curnow a B.A. Wichmann z British National Physical Laboratory představili sadu programů pro měření výkonu napsaných v jazyce ALGOL-60. Bylo to poprvé, kdy byly publikovány srovnávací testy, o to pozoruhodnější, že balíček Whetstone se skládá ze syntetických testů vyvinutých pomocí distribučních statistik instrukcí střední úrovně (instrukcí Whetstone) kompilátoru Whetstone Algol (odtud název tohoto přichází balíček měření), shromážděné na základě velkého počtu výpočetních úloh. Více Detailní popis tohoto testovacího balíčku je uveden v další kapitole.

1.2.2. Dhrystone (obecný popis)

Dhrystone testy jsou založeny na typické distribuci jazykových struktur. Dhrystone obsahuje 12 modulů představujících různé typické režimy zpracování. Testy Dhrystone jsou určeny k hodnocení výkonu souvisejícího s fungováním konkrétních typů systémového a aplikačního softwaru (operační systémy, kompilátory, editory atd.). Podrobnější popis tohoto testovacího balíčku je uveden v další kapitole.

1.2.3. Linpack (obecný popis)

Linpack je sada funkcí lineární algebra. Balíčkové programy zpracovávají dvourozměrné matice, jejichž velikost je hlavním testovacím parametrem (nejčastěji používané matice jsou 100x100 nebo 1000x1000): čím více prvků v matici, tím vyšší paralelnost operací při testování výkonu. Tento parametr je důležitý zejména pro počítače s vektorovou architekturou (v tomto případě charakterizuje délku zpracovávaných vektorů), bylo by však velkou chybou jej nezohlednit při testování systémů jiných tříd. Faktem je, že téměř všechny moderní počítače široce používají nástroje paralelní zpracování(zřetězená a/nebo superskalární aritmetika, architektura procesoru VLIW, organizace systému MPP atd.), proto je hodnocení výkonu v různých hloubkách softwarového paralelismu velmi indikativní pro jakýkoli moderní systém.

Interpretace výsledků:

• Školní známka Linpack charakterizuje především výkon zpracování čísel s pohyblivou řádovou čárkou; při zadání velké velikosti matice (1000x1000) je vliv celočíselných operací a řídicích příkazů (operátory typu IF) na tento odhad malý.
• Největší váhu na výsledném výkonu má operátor tvaru Y[i]=Y[i]+a*X[i], reprezentovaný zkušebním postupem SAXPY/DAXPY (SAXPY - single precision; DAXPY - double precision). Posouzení. Podle Weickera tento postup zabírá přes 75 % doby provedení všech testů Linpack a Dongarra také uvádí vyšší hodnotu- 90 %. Vyhodnocení Linpacku tedy nevypovídá o celé množině operací s pohyblivou řádovou čárkou, ale hlavně pro instrukce sčítání a násobení.
• Malá velikost exekutivního kódu Linpack (přibližně 4,5 KB) a malý počet skokových operací prakticky nevytváří žádnou významnou zátěž na vyrovnávací paměti příkazů v procesoru: většina modulů balíčku je umístěna výhradně v mezipaměti instrukcí a nevyžadují dynamické přehazování příkazů během provádění (například „nejzávažnější“ procedura SAXPY/DAXPY je reprezentována pouze 234 bajty kódu). Zatížení cesty interakce mezi procesorem a pamětí je však poměrně vysoké: testy s jednou přesností s maticemi 100x100 zpracují 40 KB dat a testy s dvojnásobnou přesností - 80 KB. U většiny moderních počítačů bude samozřejmě celý objem dat Linpack s největší pravděpodobností lokalizován v sekundární mezipaměti, a přesto jsou výsledky testů, zejména pro matice o velikosti 1000x1000, více v souladu s konceptem „ výkon systému dávkové zpracování“ než odhady získané pomocí Whetstone a Dhrystone, které odrážejí především výkon procesoru.
• Absence volání funkcí knihovny v testech Linpack eliminuje možnost optimalizace výsledků ze strany dodavatelů počítačů a umožňuje, aby získané skóre bylo považováno téměř za „čistou“ charakteristiku výkonu systému.
• Metodika Linpack vyžaduje povinné zveřejnění jména překladače, který zdrojový kód přeložil (při tomto postupu jsou zakázány jakékoli ruční zásahy do akcí překladače, dokonce není dovoleno odstraňovat komentáře z textu programů), a operační systém, pod kterým bylo testování provedeno. Absence těchto údajů, stejně jako informace o nainstalovaných testovacích atributech (Single/Double, Rolled/Unrolled, Coded BLAS/Fortran BLAS) a velikosti matic by měly sloužit jako varování před možné porušení standardní podmínky pro měření výkonu metodou Linpack .

1.3 SPEC základní testovací sady

1.3.1. SPECint92, SPECfp92

Důležitost vytváření testovacích sad, které jsou založeny na reálných aplikačních programech pro širokou škálu uživatelů a poskytují efektivní hodnocení výkonu procesoru, si uvědomila většina největších výrobců výpočetní techniky, kteří v roce 1988 založili neziskovou společnost SPEC ( Standard Performance Evaluation Corporation). Hlavním účelem této organizace je vyvíjet a udržovat standardizovanou sadu speciálně vybraných testovacích programů pro hodnocení výkonu nejnovějších generací vysoce výkonných počítačů. Členem SPEC se může stát každá organizace, která zaplatila vstupní poplatek.

Hlavní činností SPEC je vývoj a publikování testovacích sad určených k měření výkonu počítače. Před zveřejněním se objektové kódy těchto sad spolu s zdrojové texty a nástroje jsou intenzivně kontrolovány na možnost importu do různé platformy. Jsou dostupné širokému spektru uživatelů za poplatek, který pokrývá náklady na vývoj a správu. Speciální licenční smlouva upravuje provádění testování a zveřejňování výsledků v souladu s dokumentací ke každému testovací sada. SPEC publikuje čtvrtletní zprávu o novinkách a výsledcích testování SPEC: „The SPEC Newsletter“, který poskytuje centralizovaný zdroj informací pro výsledky testování z benchmarků SPEC.

Hlavním výstupem SPEC jsou testovací sady. Tyto sady jsou vyvinuty SPEC pomocí kódů pocházejících z různých zdrojů. SPEC pracuje na importu těchto kódů do různých platforem a také vytváří nástroje pro přeměnu kódů vybraných jako testy na smysluplnou pracovní zátěž. Proto se testy SPEC liší od svobodného softwaru. Ačkoli mohou existovat pod podobnými nebo stejnými názvy, jejich doba provádění se bude obecně lišit.

V současné době jsou dvě základní sada SPEC testy, zaměřené na intenzivní výpočty a měření výkonu procesoru, paměťového systému a také efektivity generování kódu kompilátorem. Obvykle jsou tyto testy zaměřeny na operační sál. UNIXový systém, ale jsou importovány i na jiné platformy. Procento času stráveného na operačním systému a I/O funkcích je obecně zanedbatelné.

Testovací sada CINT92, která měří výkon procesoru při zpracování celých čísel, se skládá ze šesti programů napsaných v C a vybraných z různých aplikačních oblastí: teorie obvodů, interpret jazyka Lisp, vývoj logické obvody, balíček textové soubory, tabulky a kompilace programů.

Testovací sada CFP92, která měří výkon procesoru s plovoucí desetinnou čárkou, se skládá ze 14 programů vybraných také z různých aplikačních oblastí: návrh analogových obvodů, simulace Monte Carlo, kvantová chemie, optika, robotika, kvantová fyzika, astrofyzika, předpověď počasí a další vědecké a inženýrské úkoly. Dva programy z této sady jsou napsány v C a zbývajících 12 je napsáno ve Fortranu. Pět programů používá jednoduchou přesnost a zbytek používá dvojitou přesnost.

Výsledky spuštění každého jednotlivého testu z těchto dvou sad jsou vyjádřeny jako poměr doby provedení jedné kopie testu na testovaném počítači k době, kterou trvá provedení na referenčním počítači. Referenčním strojem je VAX 11/780. SPEC zveřejňuje výsledky každého jednotlivého testu a také dvě složená skóre: SPECint92 - geometrický průměr 6 výsledků jednotlivých testů ze sady CINT92 a SPECfp92 - geometrický průměr 14 výsledků jednotlivých testů ze sady CFP92.

Je třeba poznamenat, že výsledky testů na sadách CINT92 a CFT92 silně závisí na kvalitě použitých optimalizačních kompilátorů. Pro přesnější určení hardwarových schopností zavedl SPEC od poloviny roku 1994 dvě další složená skóre: SPECbase_int92 a SPECbase_fp92, která ukládají určitá omezení na kompilátory používané prodejci počítačů.

během testování.

1.3.2. SPECrate_int92, SPECrate_fp92

Kompozitní skóre SPECint92 a SPECfp92 docela dobře charakterizuje výkon procesorového a paměťového systému při provozu v režimu jednoho úloh, ale pro hodnocení výkonu víceprocesorových a jednoprocesorových systémů pracujících v režimu více úloh jsou zcela nevhodné. To vyžaduje odhad propustnosti nebo kapacity systému s uvedením počtu úloh, které může systém dokončit v daném časovém intervalu. Propustnost systému je dána především počtem zdrojů (počet procesorů, kapacita paměti RAM a mezipaměti, šířka pásma sběrnice), které může systém v kteroukoli chvíli zpřístupnit uživateli. Právě toto hodnocení, nazývané SPECrate a nahrazující dříve používané hodnocení SPECthruput89, SPEC navrhlo jako měrnou jednotku pro výkon víceprocesorových systémů.

V tomto případě byla pro měření zvolena „metoda homogenní kapacity“, která spočívá v současném provedení několika kopií stejného testovacího programu. Výsledky těchto testů ukazují, kolik úloh konkrétního typu lze dokončit za určený čas, a jejich geometrické průměrné hodnoty (SPECrate_int92 - na sadě testů měřících výkon celočíselných operací a SPECrate_fp92 - na sadě testů měření výkonu při operacích s pohyblivou řádovou čárkou) jasně odrážejí propustnost jednoprocesorových a víceprocesorových konfigurací při práci v režimu multitaskingu ve sdílených systémech. Jako testovací programy pro provádění testů propustnosti byly vybrány stejné sady CINT92 a CFT92.

Při spuštění testovacího balíčku se pro každý jednotlivý test provádějí nezávislá měření. Parametr, jako je počet kopií každého jednotlivého testu, který se má spustit, se obvykle vybírá na základě úvah o optimálním využití zdrojů, které závisí na architektonické prvky specifický systém. Jednou z možností je nastavit tento parametr na počet procesorů v systému. V tomto případě jsou všechny kopie samostatného testovacího programu spuštěny současně a je zaznamenán čas dokončení posledního ze všech spuštěných programů.

1.3.3. TPC

Jak se používání počítačů při zpracování obchodních transakcí zvyšuje, je stále důležitější mít možnost spravedlivě porovnávat systémy mezi sebou. Za tímto účelem byla v roce 1988 vytvořena Transaction Processing Performance Council (TPC), což je nezisková organizace. Členem TPC se může stát jakákoliv společnost nebo organizace po zaplacení příslušného poplatku. Dnes je téměř každý členem TPC největší producenti hardwarové platformy a software pro automatizaci komerční aktivity. K dnešnímu dni TPC vytvořila tři sady benchmarků, které poskytují spravedlivé srovnání různých systémů zpracování transakcí, a plánuje vytvořit více hodnotících benchmarků.

V počítačovém průmyslu může pojem transakce znamenat téměř jakýkoli typ interakce nebo výměny informací. V obchodním světě má však „transakce“ velmi specifický význam: obchodní výměna zboží, služeb nebo peněz. V dnešní době se téměř všechny obchodní transakce provádějí pomocí počítačů. Běžnými příklady systémů pro zpracování transakcí jsou účetní systémy, rezervační systémy leteckých společností a bankovní systémy. Potřeba standardů a testovacích balíčků pro hodnocení takových systémů tedy stále roste.

Před rokem 1988 nepanovala všeobecná shoda v tom, jak vyhodnocovat systémy zpracování transakcí. Byly široce používány dva testovací balíčky: Debit/Credit a TPI. Tyto balíčky však neumožňovaly adekvátní hodnocení systémů: neměly úplné a důkladné specifikace; neposkytla objektivní, ověřitelné výsledky; neobsahoval plný popis konfigurace systému, náklady a metodika testování; neposkytla objektivní, nezaujaté srovnání jednoho systému s druhým.

K vyřešení těchto problémů byl vytvořen TPC s primárním posláním přesně definovat testovací sady pro vyhodnocování systémů zpracování transakcí a databázových systémů a šíření objektivních a ověřitelných dat do průmyslu.

TPC publikuje specifikace testovací sady, které upravují problémy související s výkonem testu. Tyto specifikace zajišťují, že kupující mají objektivní hodnoty dat pro porovnání výkonu různých počítačových systémů. Přestože implementace specifikací hodnotících testů je ponechána na uvážení jednotlivých zadavatelů testu, sami sponzoři musí TPC předložit podrobné zprávy dokumentující shodu se všemi specifikacemi při oznamování výsledků TPC. Tyto zprávy zahrnují, ale nejsou omezeny na konfiguraci systému, metodiku stanovení cen, grafy výkonu a dokumentaci, která ukazuje, že test splňuje požadavky na atomicitu, konzistenci, izolaci a odolnost (ACID), což zajišťuje, že všechny transakce z hodnotícího testu budou zpracovány. podle očekávání.

TPC definuje a spravuje formát několika výkonnostních testů OLTP (On-Line Transaction Processing), včetně testů TPC-A, TPC-B a TPC-C. Jak bylo uvedeno, za vytvoření hodnotícího testu je odpovědná organizace provádějící test. TPC vyžaduje pouze splnění určitých podmínek při vytváření hodnotícího testu. Ačkoli uvedené testy TPC nejsou reprezentativními testy pro hodnocení výkonu databáze, systémů relační databáze data jsou klíčovými součástmi jakéhokoli systému zpracování transakcí.

Je třeba poznamenat, že jako každý jiný test nemůže žádný test TPC změřit výkon systému, který je použitelný pro všechna možná prostředí pro zpracování transakcí, ale tyto testy mohou skutečně pomoci uživateli spravedlivě porovnávat podobné systémy. Když však uživatel provede nákup nebo plánuje nákupní rozhodnutí, musí pochopit, že žádný test nemůže nahradit jeho konkrétní aplikační úkol.

1.3.3.1. Test TPC-A

TCP-A, vydané v listopadu 1989, bylo navrženo k vyhodnocení výkonu systémů běžících v prostředí náročném na databáze, které je typické pro aplikace pro online zpracování dat (OLDP). Toto prostředí se vyznačuje:

• více terminálových relací online
• významný objem I/O při práci s disky
• střední doba provozu systému a aplikací
• integrita transakcí.

V praxi se při provádění testu emuluje typické bankovní výpočetní prostředí včetně databázového serveru, terminálů a komunikačních linek. Tento test využívá jednotlivé jednoduché transakce, které intenzivně aktualizují databázi. Jedna transakce (podobně jako běžná operace aktualizace zákaznického účtu) poskytuje jednoduchou, opakovatelnou jednotku práce, která testuje klíčové komponenty systému OLTP.

Test TPC-A určuje propustnost systému, měřenou počtem transakcí za sekundu (tps A), které může systém provést při provozu na více terminálech. Přestože specifikace TPC-A neuvádí přesný počet terminálů, musí prodejci systému počet zvýšit nebo snížit podle požadavků na kapacitu. Test TPC-A lze spustit na místní nebo regionální úrovni počítačové sítě. V tomto případě jeho výsledky určují buď „místní“ propustnost (TPC-A-local Throughput) nebo „regionální“ propustnost (TPC-A wide Throughput). Je zřejmé, že tyto dva benchmarky nelze přímo porovnávat. Specifikace testu TPC-A vyžaduje, aby všechny společnosti plně zveřejnily podrobnosti o provozu svého testu, konfiguraci systému a jeho ceně (na základě pětileté životnosti). To nám umožňuje určit normalizované náklady systému ($/tpsA).

1.3.3.2. TPC-B test

V srpnu 1990 TPC schválilo TPC-B, intenzivní test databáze charakterizovaný následujícími prvky:

• značné množství diskových I/O
• Střední doba provozu systému a aplikací
• integrita transakce.

TPC-B měří propustnost systému v transakcích za sekundu (tpsB). Protože mezi dvěma testy TPC-A a TPC-B jsou značné rozdíly (konkrétně TPC-B neemuluje terminály nebo linky), nelze je přímo porovnávat.

1.3.3.2. TPC-C test

Testovací balíček TPC-C simuluje aplikaci pro zpracování objednávek. Modeluje dost komplexní systém OLTP, která musí řídit přijímání objednávek, řízení zásob a distribuci zboží a služeb. Test TPC-C testuje všechny hlavní systémové komponenty: terminály, komunikační linky, CPU, diskové I/O a databáze.

TPC-C vyžaduje provedení pěti typů transakcí:

• nová objednávka zadaná pomocí složitého obrazovkového formuláře
• jednoduchá aktualizace databáze související s platbou
• jednoduchá aktualizace databáze související s doručením
• informace o stavu objednávek

osvědčení o zaúčtování zboží

Mezi těmito pěti typy transakcí by alespoň 43 % měly tvořit platby. Transakce související s certifikáty o stavu objednávky, stavu dodání a účtování by měly být 4%. Poté měří transakční rychlost nových příkazů zpracovaných ve spojení se směsí dalších transakcí běžících na pozadí.

Databáze TPC-C je založena na modelu velkoobchodního dodavatele se vzdálenými lokalitami a sklady. Databáze obsahuje devět tabulek: sklady, okres, zákazník, objednávka, objednávka objednávky, nová objednávka, položka faktury, zásoby a historie.

Obvykle jsou publikovány dva výsledky. Jeden z nich, tpm-C, představuje maximální transakční rychlost (vyjádřenou v transakcích za minutu). Druhý výsledek, $/tpm-C, jsou normalizované náklady systému. Náklady na systém zahrnují veškerý hardware a software použitý v testu plus náklady na údržbu po dobu pěti let.

Syntetická jádra a přirozené testy nemohou sloužit jako skutečné testovací sady pro hodnocení systémů: nemohou přesně simulovat prostředí koncového uživatele a hodnotit výkon všech relevantních systémových komponent. Bez takové záruky zůstávají výsledky měření výkonu sporné.

1.4. Moderní základní konfigurace počítače

Výběr konfigurace počítače na základě očekávaných materiálových nákladů na nákup a/nebo seznamu úkolů, které na něm budou řešeny, je nucen udělat téměř každý, kdo se rozhodne pro nákup počítače. Abyste si vybrali správně, musíte zvážit kritéria, podle kterých se provádí:

Výkon

V zásadě nemá smysl omezovat výkon počítače „shora“: „pokud můžete být 100krát rychlejší než všichni ostatní, ale za stejné peníze, tak proč ne?“ Ale spodní hranice je určena především požadavky těch nejběžnějších tento moment v uživatelském prostředí softwaru. Například v současnosti je de facto standardem pro kancelářský počítač operační systém Microsoft Windows, který není mladší než Windows 98SE, takže kancelářský počítač, na kterém tento operační systém nemůže fungovat, pravděpodobně kupujícího neuspokojí, i když stojí 100 rublů To znamená, že uživatel bude mít příležitost nejen pozorovat přesýpací hodiny, ale také provádět smysluplné a užitečné akce.

Spolehlivost

Moderní technologie v oblasti počítačového hardwaru se posouvají kupředu mílovými kroky, ale při konfiguraci PC určeného širokému spektru uživatelů je stěží rozumné zařazovat i pár týdnů staré produkty. Ano, toto určité zařízení se může zdát jako vrchol dokonalosti. Ano, recenze jsou zatím velmi pozitivní a nikdo nezaznamenal žádné problémy. Nakonec ano, možná nebudou vůbec existovat! Nebo možná budou... To se prostě neví. Věnujte pozornost produktům předních západních značek - HP, Dell, IBM. Zpočátku se může zdát, že jejich počítačová sestava je poněkud konzervativní. Právě proto si však uživatelé, kteří si své počítače koupí, mohou být jisti, že komponenty tam nainstalované neskončí za šest měsíců „vyhozeny na smetiště dějin“, nezůstanou bez technické podpory a aktualizací ovladačů atd.

Upgradovatelnost

Bohužel podpora hardwarové konfigurace počítače pro další zvýšení výkonu výměnou některých (a ne všech) hlavních komponent je stále poměrně obtížný úkol. drahé modely. Tito. Pro možnost následného upgradu je nutné zaplatit ihned při nákupu. V souladu s tím jsou nejvíce „upgradovatelné“ modely ve středních a vyšších cenových relacích. Jakékoli, i to nejlevnější PC by však mělo mít minimální možnost upgradu. Alespoň například umožnit instalaci procesoru s jedenapůlkrát až dvakrát vyšším taktem a zdvojnásobením (nejlépe ztrojnásobením) množství paměti.

Tabulka 1.1. je uveden popis moderních počítačových konfigurací s uvedením, ve kterých oblastech života se používají.

Tabulka 1.1.

Popis moderních počítačových konfigurací

Minimální konfigurace, která je tvořena podle principu „hlavní je cena, se vším se nějak smíříme“. V souladu s tím se základní deska používá i bez AGP slotu, tj. možnosti dalšího upgradu systému jsou ve skutečnosti omezeny pouze instalací výkonnějšího CPU a zvýšením množství paměti. Zároveň je na takovém PC docela možné provozovat omezenou sadu kancelářských aplikací - textový editor, tabulkový procesor, internetový prohlížeč a poštovní klient. Zvýšením množství paměti RAM se práce stává pohodlnější, ale ve většině případů se bez ní obejdete. Windows 2000 (a ještě více Windows XP) jsou pro takový stroj „kategoricky kontraindikovány“, stejně jako nejnovější generace kancelářských balíků.

Kancelářský střední konec

Plnohodnotný pracovní stroj, vybavený výkonným procesorem a dostatečnou RAM, dokáže uspokojit potřeby téměř každého kancelářského pracovníka. Kromě použití jako „elektronický psací stroj“ se takový počítač může stát velmi pohodlným pracovištěm jak pro účetního, tak pro „kancelářského návrháře“, který pracuje s jednoduchou obchodní grafikou. Naštěstí grafická karta ATI poskytuje vynikající kvalitu obrazu i při velmi vysokých rozlišeních.

Přítomnost 128 MB RAM v zásadě umožňuje nainstalovat na takový počítač dokonce i Windows 2000, pokud je to žádoucí, i když je stěží rozumné doporučovat tento OS pro běžný kancelářský počítač. Optimálním způsobem, jak zvýšit výkon, je instalace větší paměti – procesor s frekvencí 800 MHz běžící na 100 MHz sběrnici pravděpodobně „nestačí“ na kancelářskou práci ještě minimálně rok a půl.

Tyto konfigurace spadaly do kategorie kanceláří pouze z toho důvodu, že je nepraktické zavádět rozdělení PC do více než dvou skupin. Je těžké si představit, že by sekretářka pracovala s elektronickými dokumenty a zároveň by naléhavě potřebovala Pentium 4 1,5 GHz. Čili pokud by první dvě konfigurace byly ryze kancelářského charakteru – správa dokumentů, účetnictví a práce na internetu, tak „kancelářský high-end“ je pracoviště určitého „pokročilého uživatele“, který je zároveň v kanceláři, v případě, že by se jednalo o kancelářský high-end, pak by se jednalo o „kancelářský high-end“. ale zabývá se nejen tvorbou a prohlížením dokumentů, ale také layoutem, designem, prací se zvukem či videem nebo například psaním jednoduchých programů „pro interní použití“. V tomto případě výkonný procesor a bude požadováno velké množství paměti RAM. Kromě toho mají tyto počítače vynikající ukazatele upgradovatelnosti - podpora moderních vysokofrekvenčních CPU a paměti DDR (v případě platformy AMD) umožní „dobudovat“ tyto systémy bez radikálních úprav na poměrně dlouhou dobu.

Zábavní low-end

Počítač se často nepoužívá jen (a často ne tolik) k práci: velmi rozšířené jsou také domácí počítače. Ale požadavky na tyto dvě varianty stejného počítače jsou zcela odlišné. Pro uživatele takového systému jsou jeho hlavním účelem hry a zábava, což ukládá určitá omezení „zdola“ na hardwarovou konfiguraci - zvuk AC"97 a slabý 3D akcelerátor ve výkonu domácí počítač jsou již zcela nevhodné. Zábava nízká - pokud jsou finanční omezení velmi přísná, pak vám za mírnou částku umožní získat zařízení, ze kterého uživatel začne svou cestu do světa počítačové zábavy. Kromě toho jsou možnosti dalšího upgradu tohoto systému poměrně široké, což vám v případě financí, přání nebo potřeby umožní postupně zvyšovat jeho kapacitu, aniž byste se museli uchylovat k velkým jednorázovým peněžním výdajům.

Střední část zábavy

Poměrně výkonná konfigurace, která vám umožní při nákupu každé nové hry příliš nepřemýšlet o otázkách: „Bude mít dostatek výkonu pro můj počítač, změní se herní proces v rozjímání o prezentaci? Kromě toho přítomnost zvukové karty, která podporuje pětikanálový zvuk, umožní uspořádat na tomto počítači domácí kino nebo amatérské zvukové studio. V konfiguraci založené na procesoru AMD Duron 1 GHz byla osazena základní deska založená na čipsetu VIA Apollo KT266A s podporou pamětí DDR, i když podle výsledků testování Duron v kombinaci s PC2100 DDR nebyl výrazné zvýšení výkonu ve srovnání s PC133.Entertainment high-end

Majitel této konfigurace může zapomenout na všechny možné nepříjemnosti, které při hrách vznikají. „Všechno na maximum“ je optimální sada možností pro téměř každou hru, která dnes existuje, pokud běží na tomto počítači. Zvuková karta poskytuje vynikající kvalitu zvuku a podporuje vše moderní standardy trojrozměrný zvuk. Díky kvalitní akustice se tento systém může snadno stát centrem domácí zábavy. Je zcela zbytečné hovořit o jeho pracovní aplikaci, protože všichni už dávno vědí, že požadavky herní aplikace Výkon PC je řádově větší než požadavky aplikačního softwaru.

1.5. Vyhodnocování rekurzivních funkcí

Rekurze je proces definování nebo vyjádření funkce, procedury, jazykového konstruktu nebo řešení problému prostřednictvím nich samotných.

Rekurze ve výpočtech je situace, kdy se stejná hodnota (funkce) vypočítaná za různých podmínek (argumenty funkce) použije k výpočtu určité hodnoty veličiny (funkce). Rekurzivní vlastnost není omezena na výpočetní problémy. Toto je obecná vlastnost, kterou mohou mít algoritmy a programy jakékoli povahy.

Rekurze v programu (algoritmu) je schopnost programu (procedury, algoritmu) přistupovat k sobě samému a provádět stejnou sekvenci operací za různých vnějších podmínek (parametrů). Znakem přítomnosti rekurze je struktura volání programu (procedury), která je přítomna v textu tohoto programu.

Rekurze v algoritmech a programech jsou výkonné a účinnými prostředky programování. Na jedné straně odrážejí vnitřní povahu problému a způsob jeho řešení, ve kterém jsou různé části algoritmu podobné. Můžeme říci, že rekurzivní algoritmy jsou algoritmickým projevem vlastností rovnosti a podobnosti, které skutečně existují ve světě objektů. Na druhou stranu rekurze umožňuje maximálně využít procedurální programování – procedura nebo funkce využívá volání vlastních operací. V důsledku toho je text programu nejkompaktnější a snadno čitelný.

Každé rekurzivní volání procedury a funkce využívá část paměti RAM počítače, organizovanou zvláštním způsobem - zásobník. Zásobník ukládá informace potřebné k návratu k provádění volajícího programu. Protože velikost zásobníku, stejně jako jakékoli paměti, je omezená, je v něm příliš mnoho konstruktů volání reálných podmínkách se ukáže jako nemožné. To je důležité mít na paměti, když lze očekávaný počet rekurzivních volání (hloubku rekurze) měřit ve stovkách.

Nejznámější ze zcela rekurzivních funkcí je Ackermannova funkce. Je dobré vyzkoušet, zda lze tuto funkci použít testováním různých konfigurací počítače.

1.6. Formulace problému

Na základě obecných požadavků uvedených v zadání k diplomovému projektu zformulujeme podrobnější popis vyvíjeného balíčku testovacích programů.

Je požadováno vyvinout algoritmus pro program, který počítá Ackermannovu funkci, a implementovat výkonnostní test počítačových systémů využívajících tento algoritmus. Program by měl mít jednoduché a pohodlné uživatelské rozhraní: uživateli stačí vybrat požadovaný test a zadat jeho parametry. Pomocí vyvíjeného testu je nutné porovnat sekvence konfigurací počítače. Aby bylo zajištěno spravedlivé srovnání, musí být stejné konfigurace testovány pomocí standardních testů měření výkonu. Získané výsledky je nutné analyzovat a na jejich základě vyvodit příslušné závěry.

Konečnou fází návrhu je příprava softwarové dokumentace, která kromě technické specifikace obsahuje i texty programu, popis programu a také program a metodiku testování.

2. Návrh a vývoj softwarového produktu

Vyvíjený softwarový produkt obsahuje tři testovací programy: jeden hlavní a dva doplňkové. Jako doplňkové byly zvoleny standardní testy pro měření výkonu počítače: Whetstone a Dhrystone. Tyto programy charakterizují zpracování reálných čísel a zpracování celočíselných dat. Hlavním testem je program založený na výpočtu Ackermannovy funkce.

2.1. Popis doplňkových testů

2.1.1. Brousek (popis postupu)

Testovací sada Whetstone se skládá z několika modulů, které simulují zatížení softwaru v nejtypičtějších režimech provádění výpočetních úloh (aritmetika s plovoucí desetinnou čárkou, operátory IF, volání funkcí atd.). Každý modul se provádí vícekrát v souladu s počáteční statistikou instrukcí Whetstone (v praxi je to implementováno uzavřením modulů do cyklických struktur s různým počtem „otoček“) a výkon se vypočítá jako poměr počtu Whetstone instrukce k celkové době provádění všech modulů balíčku. Tento výsledek je hlášen v KWIPS (Kilo Whetstone Instructions Per Second) nebo MWIPS (Mega Whetstone Instructions Per Second). Významnou výhodou těchto hodnocení je, že instrukce Whetstone nejsou vázány na příkazový systém žádného počítače, tj. hodnocení výkonu v MWIPS je nezávislé na modelu.

Program byl upraven následujícími způsoby: navíc byl zaveden parametr „doba provádění testu“ - tento parametr zadává uživatel. To bylo provedeno tak, aby jakákoliv Ackermanova funkce (s libovolnými parametry) mohla být porovnána s počtem průchodů (počet provedených externích smyček) testu Whetstone, což nám umožňuje odhadnout počet operací provedených procesorem během výpočtu danou funkci Ackerman.

Na základě výše uvedeného popisu testu bylo vypracováno obecné schéma programu Whetstone, znázorněné na obrázku 2.1.

Obr.2.1. Obecný přehled programu Whetstone

Hlavní logika programu je obsažena ve funkci Whets. V rámci této funkce je implementována softwarová zátěž, která se skládá z osmi postupně prováděných modulů:

• výpočet prvků pole
• výpočet prvků pole (pole je zadáno jako parametr funkce)
• operace poboček (pokud – jinak)
• celočíselná aritmetika (operace odčítání, sčítání a násobení)
• goniometrické funkce (sin, cos, atan)
• volání procedur, které fungují na ukazatelích
• zpracování řady odkazů
• volání standardních funkcí (sqrt, log, exp)

Schéma algoritmu testovací procedury je uvedeno na obrázku 2.2.

Rýže. 2.2. Schéma algoritmu testovací procedury

Interpretace výsledků

• Balíček Whetstone je zaměřen na vyhodnocení výkonu zpracování čísel s pohyblivou řádovou čárkou: téměř 70 % doby provádění je vynaloženo na plovoucí aritmetiku a provádění knihoven. matematické funkce.
• Velký počet volání knihovny matematických funkcí obsažených ve Whetstoneových testech vyžaduje zvláštní péči při porovnávání výsledků získaných pro různé počítače: Výrobci mají možnost optimalizovat hodnocení Whetstone provedením změn v knihovně.
• Vzhledem k tomu, že testovací moduly Whetstone jsou reprezentovány velmi kompaktním prováděcím kódem, neumožňují nám u moderních procesorů vyhodnotit efektivitu mechanismu pro dynamické přehazování instrukcí do instrukční mezipaměti: jakýkoli modul Whetstone je umístěn celý v mezipaměti, a to i té nejmenší. kapacita.
• Zvláštností uvažovaných testů je téměř úplná absence lokální proměnné. V důsledku toho Whetstone odhady do značné míry závisí na efektivitě počítačových zdrojů, které poskytují přístup k RAM a ukládání dat do vyrovnávací paměti v procesoru (včetně počtu registrů, kapacity mezipaměti dat a mechanismu její výměny). Stejná okolnost však činí Whetstoneovy testy prakticky necitlivými vůči prostředkům zvyšujícím efektivitu práce s lokálními proměnnými.

2.1.2. Dhrystone (popis postupu)

Popis testovacího algoritmu

Testy Dhrystone jsou určeny k hodnocení výkonu konkrétních typů systémového a aplikačního softwaru (operační systémy, kompilátory, editory atd.). To zanechalo znatelný otisk na struktuře dat a výkonného kódu: v testech Dhrystone nedochází ke zpracování čísel s pohyblivou řádovou čárkou, ale převládají operace s jinými datovými typy (znaky, řetězce, logické proměnné, ukazatele atd.). Kromě toho se oproti Whetstoneovým testům snížil počet cyklických konstrukcí, používají se jednodušší výpočetní výrazy, ale zvýšil se počet příkazů IF a volání procedur.

Testovací procedury Dhrystone jsou spojeny do jednoho měřícího cyklu, který ve verzi C obsahuje 103 výroků. Tento globální cyklus se bere jako jednotka práce (jeden Dhrystone) a produktivita se měří v počtu měřicích cyklů dokončených za sekundu (Dhrystones/s). V poslední době se však při zveřejňování odhadů Dhrystone začaly používat jiné jednotky měření – MIPS VAX. Tato odchylka od standardních pravidel je dána dvěma okolnostmi: za prvé, jednotky Dhrystones/s vypadají příliš exoticky; za druhé, skóre MIPS VAX se svým významem shoduje s konvenčními jednotkami velmi běžných testů SPEC, které charakterizují výkon počítače vzhledem k systému VAX 11/780 (například 1,5 MIPS VAX znamená, že testovaný systém běží jedenapůlkrát rychleji než VAX 11/780 ) .

2.2. Vývoj testu založeného na Ackermanově funkci

2.2.1.Využití rekurze k hodnocení výkonnosti letadla

Rekurze vyjadřuje charakteristickou vlastnost objektu, kterou je, že objekt odkazuje sám na sebe. V programování termín "rekurze" popisuje situaci, kdy program pokračuje ve volání sám sebe, dokud je splněna nějaká specifikovaná podmínka. K řešení takových problémů je nutné vyhodnotit efektivitu počítačového systému, na kterém je problém řešen. tento úkol při provádění rekurze. Níže jsou uvedeny některé typické situace použití rekurzivních algoritmů a programů k řešení skutečných problémů.

Faktorový

Zvažte nějakou funkci definovanou takto:

F(n) = 1 * 2 * 3 * ... * n, kde n je dané přirozené číslo. Takové dílo přirozená čísla od 1 do n se v matematice nazývá faktoriál čísla n a označuje se takto: „n!“ Obecně platí, že hodnota "n!" se určuje i pro nulovou hodnotu. Tím pádem, úplná definice faktoriál nezáporného čísla:

2.n! = 1 * 2 * 3 * ... * n, pro n > 0

Funkce "n!" má velký význam v těch problémech matematiky, které se zabývají získáváním a zkoumáním různých možností. Takže například počet různých způsobů, jak uspořádat skupinu n různé položky rovná se "n!". Zde je rekurzivní vlastností, že faktoriální hodnotu libovolného čísla n lze získat na základě faktoriální hodnoty předchozího čísla: (n-1).

Ve skutečnosti je snadné vidět, že:

4! = (1 * 2 * 3) * 4 = 3! * 4

Jinými slovy, pro určení algoritmu pro výpočet faktoriálu můžete nastavit následující vztahy:

n! = (n-1)! * n, pro n > 0 (2,2)

Věnujme pozornost výrazu číslo 2.2. Pravá i levá strana výrazu obsahují stejnou vypočítanou funkci! Chcete-li vypočítat faktoriál n, musíte vypočítat (n-1)!, vypočítat (n-1)! musíte vědět, čemu se (n-2) rovná! atd.

Porovnávání počítačů mezi sebou obvykle začíná hodnocením jejich výkonu. To vyžadovalo zavedení vhodných jednotek měření a vývoje výkonnosti standardních metod její známky.

Metody hodnocení výkonu výpočetních systémů musí splňovat určité požadavky. Především musí být obecně přijímány, co nejúplněji vyhodnocovat výpočetní systémy a odpovídat úkolům uživatele. Musí být zajištěna jejich dostupnost pro nezávislé a nezávislé zkoumání.

V současnosti používané metody hodnocení a porovnávání výkonnosti výpočetních systémů jsou založeny na čase.

"Livermore loops" jsou typickou sadou fragmentů programů FORTRAN. [ , ] Tyto programy implementují různé výpočetní algoritmy:

• pletivo;
• mávat;
• konzistentní.

Jejich výběr byl založen na rozsáhlých zkušenostech se stavbou superpočítačů a prováděním složitých vědeckých a inženýrských výpočtů v Lawrence Livermore National Laboratory. E. Lawrence (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) Ministerstvo energetiky USA

Při testování se používá buď malá sada (14 cyklů), nebo velká sada (24 cyklů).

Paralelizační koeficient použitých algoritmů leží v rozsahu od 0 do 1. To umožňuje použití "Livermoreových cyklů" k hodnocení výkonu výpočetních systémů, které mají odlišná architektura. Test se prakticky nepoužívá.

Testy LINPACK jsou programy pro řešení systémů vysokorozměrných lineárních algebraických rovnic. Jsou napsány v programovacím jazyce FORTRAN [

Pro měření výkonu počítače pomocí testů není nutné stahovat žádné aplikace a utility třetích stran.

Stačí použít prostředky již zabudované v operačním systému.

I když pro získání podrobnějších informací bude muset uživatel najít vhodný program.

Na základě výsledků testů můžete vyvodit závěry o tom, která část vašeho PC nebo notebooku vyžaduje výměnu dříve než ostatní – a někdy jednoduše pochopíte nutnost nákupu nového počítače.

Nutnost provést kontrolu

Testování rychlosti počítače je dostupné každému uživateli. Ověření nevyžaduje žádné specializované znalosti nebo zkušenosti s konkrétními verzemi OS Windows. A samotný proces pravděpodobně nebude vyžadovat více než hodinu.

Důvody, proč byste měli používat vestavěné nástroj nebo aplikace třetí strany odkazuje:

• Bezdůvodné zpomalení počítače. Navíc ne nutně ten starý - kontrola je nutná k identifikaci problémů s novými PC. Například minimální výsledky a indikátory dobré grafické karty označují nesprávné nainstalované ovladače;
• kontrola zařízení při výběru několika podobných konfigurací v obchodě s počítači. To se obvykle provádí před nákupem notebooků - spuštění testu na 2-3 zařízeních s téměř identickými parametry pomáhá zjistit, které z nich je pro kupujícího vhodnější;

• potřeba porovnat možnosti různé komponenty postupně modernizovaný počítač. Pokud má tedy HDD nejnižší hodnotu výkonu, pak by se měl nejprve vyměnit (například za SSD).

Podle výsledků testování, které odhalilo rychlost, s jakou počítač plní různé úkoly, můžete odhalit problémy s ovladači a nekompatibilitu nainstalovaných zařízení. A někdy i špatně fungující a selhané díly – k tomu jich však budete potřebovat více funkční pomůcky než ty, které jsou ve výchozím nastavení integrovány ve Windows. Standardizované testy odhalují minimum informací.

Kontrola systému

Výkon jednotlivých součástí počítače můžete zkontrolovat pomocí vestavěných možností operačního systému. Systémy Windows. Jejich princip fungování a informační obsah jsou přibližně stejné pro všechny verze platformy Microsoft. A rozdíly spočívají pouze ve způsobu spouštění a čtení informací.

Windows Vista, 7 a 8

Pro verze 7 a 8 platformy a také Windows Vista lze počítadlo výkonu počítačových prvků nalézt v seznamu základních informací o operačním systému. Chcete-li je zobrazit na obrazovce, klikněte pravým tlačítkem myši na ikonu „Tento počítač“ a vyberte vlastnosti.

Pokud již bylo testování provedeno, informace o jeho výsledcích budou okamžitě k dispozici. Pokud test spouštíte poprvé, budete jej muset spustit v nabídce testu výkonu.

Maximální skóre, kterého mohou Windows 7 a 8 dosáhnout, je 7,9. Na nutnost výměny dílů byste měli myslet, pokud je alespoň jeden z indikátorů nižší než 4. Pro hráče jsou vhodnější hodnoty vyšší než 6 nejlepší ukazatel se rovná 5,9 a „kritický“ je asi 3.

Důležité: Pro urychlení výpočtů výkonu byste měli během testu vypnout téměř všechny programy. Při testování notebooku je vhodné jej zapojit do sítě – proces výrazně spotřebovává energii baterie.

Windows 8.1 a 10

U modernějších operačních systémů už není tak snadné najít informace o výkonu počítače a začít ho počítat. Chcete-li spustit nástroj, který vyhodnocuje systémové parametry, měli byste udělat následující:

1Přejděte na příkazový řádek operačního systému(cmd přes menu "Běh", způsobil současným stisknutím klíče Vyhrát + R);

2Povolit proces hodnocení, vedení týmu winsat formální – restart čistý;

3Počkejte na dokončení úlohy;

4 Přejděte do složky Výkon\WinSAT\DataStore umístěný v systému adresář Windows na systémovém disku počítače;

5 Najděte a otevřete textový editor soubor "Formální.hodnocení (nedávno).WinSAT.xml".

Mezi množstvím textu musí uživatel najděte blok WinSPR, kde se nachází přibližně stejná data, která se zobrazují na obrazovce systémů Windows 7 a 8 - pouze v jiné podobě.

Ano, pod jménem SystemScore obecný index vypočítaný z minimální hodnoty je skrytý a MemoryScore, CpuScore A GraphicsScore indikují indikátory paměti, procesoru a grafická karta, resp. GamingScore A DiskScore– výkon pro hraní her a pro čtení/zápis na pevný disk.

Maximální hodnota pro Windows 10 a verzi 8.1 je 9,9. To znamená, že majitel kancelářského počítače si stále může dovolit mít systém s čísly menšími než 6, ale pro plný provoz PC a notebooku musí dosáhnout alespoň 7. A u herního zařízení - alespoň 8.

Univerzální metoda

Existuje metoda, která je stejná pro jakýkoli operační systém. Spočívá ve spuštění správce úloh po kliknutí klávesy Ctrl+ Alt + Delete. Podobného efektu lze dosáhnout kliknutím pravým tlačítkem myši na hlavní panel - tam najdete položku, která spouští stejný nástroj.

Na obrazovce uvidíte několik grafů - pro procesor (pro každé vlákno zvlášť) a RAM. Pro podrobnější informace přejděte do nabídky „Monitor zdrojů“.

Pomocí těchto informací můžete určit, jak silně jsou jednotlivé komponenty PC zatíženy. Za prvé to lze provést procentem zatížení, za druhé - barvou čáry ( zelená znamená normální provoz součásti, žlutá- mírný, Červené– potřeba vyměnit součástku).

Programy třetích stran

Pomocí aplikací třetích stran je kontrola výkonu počítače ještě jednodušší.

Některé z nich jsou placené nebo shareware (to znamená, že vyžadují platbu po skončení zkušebního období nebo pro zvýšení funkčnosti).

Tyto aplikace však provádějí podrobnější testování – a často poskytují mnoho dalších informací užitečných pro uživatele.

1. AIDA64

AIDA64 obsahuje testy paměti, mezipaměti, HDD, SSD a flash disků. A při testování procesoru lze najednou zkontrolovat 32 vláken. Mezi všemi těmito výhodami je také malá nevýhoda - program můžete používat zdarma pouze během „zkušební doby“ 30 dnů. A pak budete muset buď přejít na jinou aplikaci, nebo zaplatit 2265 rublů. za licenci.

2. SiSoftware Sandra Lite

3.3DMark

4.PCMark 10

Aplikace umožňuje nejen otestovat fungování počítačových komponent, ale také uložit výsledky testů pro budoucí použití. Jedinou nevýhodou aplikace je poměrně vysoká cena. Budete za to muset zaplatit 30 dolarů.

5. CINEBENCH

Testovací snímky se skládají z 300 tisíc polygonálních snímků, které dávají dohromady více než 2000 objektů. A výsledky jsou uvedeny ve formuláři Indikátor PTS - čím je vyšší, tím je počítač výkonnější. Program je distribuován zdarma, což usnadňuje jeho vyhledání a stažení na internetu.

6. ExperienceIndexOK

Informace se na obrazovce zobrazují v bodech. Maximální množství je 9,9, stejně jako pro nejnovější verze Okna. Přesně k tomu je ExperienceIndexOK určen. Je mnohem jednodušší používat takový program než zadávat příkazy a hledat systémový adresář soubory s výsledky.

7.CrystalDiskMark

Chcete-li disk otestovat, vyberte disk a nastavte parametry testu. Tedy počet spuštění a velikosti souborů, které budou použity pro diagnostiku. Po několika minutách se na obrazovce objeví informace o průměrné rychlosti čtení a zápisu pro HDD.

8. PC Benchmark

Po obdržení výsledků testu program nabízí optimalizaci systému. A po zlepšení výkonu se v prohlížeči otevře stránka, kde můžete porovnat ukazatele výkonu vašeho PC s jinými systémy. Na stejné stránce můžete zkontrolovat, zda váš počítač umí spustit některé moderní hry.

9. Metro Experience Index

10. PassMark PerformanceTest

závěry

Použití různých metod k testování výkonu vašeho počítače vám umožní zkontrolovat, jak váš systém funguje. A případně porovnat rychlost jednotlivých prvků s výkonem ostatních modelů. Pro předběžné posouzení můžete provést takový test pomocí vestavěných nástrojů. I když je mnohem pohodlnější si to stáhnout speciální aplikace– zejména proto, že mezi nimi najdete několik zcela funkčních a bezplatných.

Video:

Výkon procesoru je integrální charakteristika, která závisí na frekvenci procesoru, jeho bitové kapacitě a také architektonických vlastnostech (přítomnost vyrovnávací paměti atd.). Výkon procesoru nelze vypočítat. Zjišťuje se v průběhu zkušebního procesu, tzn. určení rychlosti, s jakou procesor provádí určité operace v jakémkoli softwarovém prostředí.

Podívejme se tedy na řadu klíčových vlastností a součástí procesoru:

Frekvence hodin

Všeobecně se uznává, že pro výběr správného procesoru je třeba se nejprve podívat na jeho hlavní charakteristiku – taktovací frekvenci, nazývanou také rychlost. Jak již bylo zmíněno výše, rychlost celého vašeho systému (výkon) závisí na možnostech procesoru. Frekvence hodin udává rytmus života počítače. Čím vyšší je taktovací frekvence, tím kratší je doba trvání jedné operace a tím vyšší je výkon počítače. Proto je frekvence hlavní charakteristika procesor.

Taktem rozumíme časový úsek, během kterého lze provést elementární operaci. Hodinovou frekvenci lze měřit a určit její hodnotu. Měří se v Megahertz (MHz) (MHz) nebo GHz (GHz). Hertz je jednotka měření, která určuje frekvenci periodického procesu. Tato jednotka měření má přímý vztah s jednotkou času, hodnotou jedné sekundy. Jinými slovy, když říkáme 1 Hz, znamená to jedno provedení procesu za jednu sekundu (1 Hz = 1/s). Pokud máme například 10 Hz, znamená to, že máme deset provedení takového procesu za jednu sekundu. Předpona Mega zvyšuje základní hodnotu (Hz) milionkrát (1 MHz - milion cyklů za sekundu) a předpona Giga o miliardu (1 GHz - miliarda cyklů za sekundu).

Core (soubor technologických, fyzických a softwarových nástrojů, které jsou základem procesoru)

Jádro je hlavní částí centrální procesorové jednotky (CPU). Právě tato část určí většinu klíčových parametrů vašeho CPU. Především typ zásuvky, pracovní frekvenční rozsah a pracovní frekvence interní datové sběrnice (FSB).

Jádro procesoru se vyznačuje následujícími parametry:

objem vnitřní mezipaměti první a druhé úrovně (viz níže),

technologický proces (sekvenční řetězec operací a spojení mezi prvky),

odvod tepla nebo odvod tepla (výkon, který chladicí systém odebere, aby zajistil normální provoz procesoru. Čím vyšší hodnotu tohoto parametru, tím více bude váš procesor zahřátý. Upozorňujeme, že někteří výrobci procesorů měří odvod tepla odlišně, takže porovnání by měly být vyrobeny u stejného výrobce).

Před nákupem CPU s konkrétním jádrem se musíte ujistit, že vaše základní deska může s takovým procesorem pracovat. Ve stejné řadě mohou být CPU s různými jádry. Například řada Pentium IV obsahuje procesory s jádry Northwood, Prescott a Willamette.

Stejné jádro může být základem různých modelů procesorů, které se od sebe liší cenou a úrovní výkonu. Pokud narazíte na stejný název jádra v různých modelech procesorů, znamená to, že patří do stejné generace. Nejčastěji jsou kompatibilní se stejnými modely základních desek.

Počet jader

Po celá desetiletí byly jednojádrové procesory jedinou realitou v segmentu osobních počítačů. Bylo tomu tak do té doby, než v roce 2005 dva mikroprocesoroví giganti – Intel a AMD – vydali svůj první dva jaderné procesory. Tyto produkty nebyly jen nejnovějšími inovacemi od předních výrobců, ale předznamenaly začátek celé éry vývoje. profesionální technologie pro osobní počítače. Postupem času měli další a další nástupce.

Abychom byli spravedliví, řekněme, že navzdory hluboce zakořeněné myšlence, že jedno jádro je zcela neslučitelné s moderní realitou, si „stará jednojádrová“ stále nacházejí své uživatele. Je to dáno tím, že většina programů ještě neumí využít možnosti vícejádrových čipů. Zde je několik názvů jednojádrových procesorů, které jsou široce používány dodnes: AMD Athlon 64, AMD Sempron, Intel Celeron, Intel Core Solo, Intel Pentium 4.

Jaké jsou skutečné výhody vícejádrového procesoru? Paralelní provoz dvou nebo více jader při nižším taktu poskytuje vyšší výkon. Aktuálně běžící program rozděluje úlohy zpracování dat na obě jádra. To poskytuje maximální efekt, když je spuštěn operační systém i aplikační programy paralelní režim, jak tomu často bývá například u grafických aplikací. Vícejádrový také ovlivňuje souběžná práce standardní aplikace. Například jedno jádro procesoru může být zodpovědné za běh programu na pozadí antivirový program zabírá zdroje druhého jádra.

Je však třeba poznamenat, že správa paralelních úloh přesto vyžaduje čas a využívá jiné systémové prostředky. A někdy dokonce k vyřešení jednoho z problémů musíte počkat na výsledek jiného. V praxi tedy 2jádrový procesor neznamená, že výpočetní výkon je dvakrát rychlejší. Přestože nárůst výkonu může být poměrně výrazný, záleží na typu aplikace.

U her, které zatím novou technologii vůbec nevyužívají, se výkon při stejné taktovací frekvenci nezvýší o více než 5 %. Hry do značné míry těží pouze z velké mezipaměti procesoru nainstalované ve vašem počítači. Ještě nějakou dobu potrvá, než se objeví hry, které poběží na vícejádrových procesorech znatelně rychleji.

Ale programy pro zpracování hudby a videa optimalizované pro vícejádrové procesory poběží o 50 % rychleji. Nárůst rychlosti je patrný zejména v případě, že je aplikace používaná pro zpracování a kompresi videosouborů uzpůsobena pro vícejádrový procesor. Přítomnost 2 a více jader také zlepší kvalitu přehrávání filmů vysoké rozlišení(Blu-ray, HD-DVD), protože Při dekompresi takového videa obsahujícího velké množství dat musí procesor provést obrovské množství výpočtů.

Další skutečnou výhodou vícejádrového procesoru je snížená spotřeba energie. Vícejádrové čipy, které implementují vše moderní technologiešetří energii, zvládají zadané úkoly rychleji než obvykle, a proto se mohou rychle přepnout do režimu s nižší taktovací frekvencí a tím i s nižší spotřebou energie. Tento detail je důležitý především u notebooku, jehož výdrž baterie se výrazně prodlužuje.

V dnešní době jsou nejrozšířenějšími modely 2jádrových procesorů AMD Athlon 64 x 2, Intel Core 2 Duo, Intel Pentium Dual Core, Intel Pentium D. Existují i ​​4jádrové procesory pro stolní počítače, např. Intel Core 2 Quad .

Aby však bylo možné využít všech výše popsaných výhod vícejádrového procesoru, musí operační systém a aplikace podporovat vícejádrové zpracování. Moderní operační systémy Windows, zaměřené na zvýšení výkonu počítače, nezávisle distribuují softwarové úlohy mezi různá procesorová jádra. Systém Windows XP tedy přesouvá úlohy na pozadí programů speciálně navržených vícejádrové procesory(Například, profesionální aplikace pro zpracování grafiky od Adobe). Windows Vista jde dále tím, že rozděluje úlohy aplikačních programů mezi jádra, která původně nebyla navržena pro použití na vícejádrových čipech. Pokud používáte starší verze operačních systémů – například Windows 98 nebo Windows Me – pak vám vícejádrové procesory neprospějí.

Vyrovnávací paměť

Celkově moderní procesory existuje mezipaměť (anglicky - cache) - pole ultrarychlé paměti RAM, což je vyrovnávací paměť mezi řadičem relativně pomalých systémové paměti a procesor. Mezipaměť procesoru plní přibližně stejnou funkci jako RAM. Pouze cache je paměť zabudovaná v procesoru. Mezipaměť používá procesor k ukládání informací, se kterými váš počítač aktuálně pracuje, a také dalších často používaných dat. Díky cache paměti se výrazně zkracuje doba dalšího přístupu k nim. To výrazně zvyšuje celkový výkon procesoru.

Obecně můžeme rozlišit následující úkoly, které plní mezipaměť:

poskytování rychlého přístupu k intenzivně využívaným datům;

koordinace rozhraní procesoru a paměti;

zpožděný záznam dat.

Řekněme, že pravidelně navštěvujete stejný web na internetu nebo každý den spouštíte svou oblíbenou hru. Mezipaměť vašeho procesoru bude ukládat většinu obrázků a fragmentů videa, čímž se výrazně sníží počet přístupů procesoru k extrémně pomalé (ve srovnání s rychlostí procesoru) systémové paměti.

Pokud je kapacita RAM na nových počítačích od 1 GB, pak je jejich mezipaměť cca 2-8 MB. Jak vidíte, rozdíl v kapacitě paměti je znatelný. Ale i tento objem je zcela dostačující k zajištění normálního výkonu celého systému.

V moderních procesorech navíc mezipaměť již není jedno paměťové pole, jako dříve, ale je rozděleno do několika úrovní. Dříve byly běžné procesory se dvěma úrovněmi vyrovnávací paměti: L1 (první úroveň) a L2 (druhá). Nejrychlejší, ale objemově relativně malá (obvykle asi 128 KB) mezipaměť první úrovně, se kterou pracuje jádro procesoru, se nejčastěji dělí na dvě poloviny – instrukční cache a datovou cache. Mezipaměť první úrovně je mnohem menší než mezipaměť druhé úrovně, protože slouží výhradně k uložení návodu. Druhá úroveň ale slouží k ukládání dat, takže bývá objemově mnohem větší. Většina procesorů má sdílenou mezipaměť druhé úrovně, tzn. smíšené, bez rozdělení na mezipaměť příkazů a mezipaměť dat. Ale ne každý to má, například v AMD Athlon 64 X 2 má každé jádro svou L2 cache.

19. listopadu 2007 nastala historická chvíle. AMD, po 18 měsících za Intelem s jejich velmi úspěšnou řadou Intel Core 2, představilo dlouho očekávaný procesor AMD Phenom se čtyřmi jádry a třemi úrovněmi mezipaměti. Poté většina moderních serverových procesorů začala získávat mezipaměť třetí úrovně (L3). Cache L3 je obvykle ještě větší, i když je o něco pomalejší než L2 (vzhledem k tomu, že sběrnice mezi L2 a L3 je užší než sběrnice mezi L1 a L2), ale její rychlost je v každém případě nepoměrně vyšší. než paměť rychlostního systému.

Existují dva typy mezipaměti: exkluzivní a neexkluzivní. V prvním případě jsou informace v keších všech úrovní jasně ohraničeny – každá z nich obsahuje výhradně originální informace, zatímco v případě neexkluzivní keše lze informace duplikovat na všech úrovních kešování. Dnes je těžké říci, které z těchto dvou schémat je správnější - obě mají mínus i plusy. Výhradní schéma ukládání do mezipaměti se používá v procesorech AMD, zatímco nevýhradní schéma se používá v procesorech Intel.

Bitová hloubka

Další charakteristikou procesoru, která ovlivňuje jeho výkon, je jeho bitová hloubka. Obecně platí, že čím vyšší kapacita procesoru, tím vyšší výkon procesoru. V současné době jsou téměř všechny programy určeny pro 32- a 64bitové procesory.

32bitové procesory zpracovávají 32 bitů na takt a 64bitové procesory zpracovávají dvojnásobek dat, tedy 64 bitů. Tato výhoda je patrná zejména při zpracování velké objemy dat (například při převodu fotografií). Aby jej však bylo možné použít, musí operační systém a aplikace podporovat 64bitový režim zpracování. Pod speciálně navrženým 64bitovým Verze Windows XP a Windows Vista spouštějí 32bitové a 64bitové programy v závislosti na potřebě. Ale 64bitové aplikace jsou stále poměrně vzácné: většina programů, dokonce i profesionálních, podporuje pouze 32bitový režim.

Při specifikaci bitové velikosti procesoru zapisují např. 32/20, což znamená, že procesor má 32bitovou datovou sběrnici a 20bitovou adresovou sběrnici. Šířka adresové sběrnice určuje adresní prostor procesoru, tzn. maximální množství paměti RAM, které lze nainstalovat do počítače.

V prvním domácím osobní počítač"Agat" (1985) byl instalován procesor s bitovou kapacitou 8/16, respektive jeho adresní prostor byl 64 KB. Procesor Pentium II měl bitovou kapacitu 64/32, tzn. jeho adresní prostor je 4 GB. Všechny 32bitové aplikace mají adresní prostor procesu maximálně 4 GB

64bitový procesor umožnil rozšířit adresovatelný prostor RAM a zbavit se stávajícího limitu 4 GB. To je jeho významná výhoda, která umožňuje počítači spravovat více paměti RAM. S 64bitovým čipem lze aktuálně využít až 32GB RAM. Tento rozdíl je však pro většinu běžných uživatelů málo relevantní.

Zásuvka

Patice (anglicky - Socket) je patice (konektor) na základní desce, do které se zasouvá procesor. Každý typ procesoru má svůj vlastní typ patice. Proto v případě potřeby po roce či dvou vyměňte procesor za modernější, téměř vždy musíte měnit základní desku.

Název zásuvky obvykle obsahuje konkrétní číslo udávající počet kontaktů na konektoru. V poslední době jsou nejpoužívanější zásuvky s těmito čísly: 478, 604, 754, 775, 939, 940.

Určitou výjimkou z obecného pravidla pro instalaci procesorů byly varianty procesorů Pentium 2 a 3, které se neinstalovaly do patic, ale do úzkých slotů, podobně jako sloty pro rozšiřující karty na základní desce. Tento design se však neujal.

Frekvence systémové sběrnice

Systémová sběrnice (v angličtině - Front Side Bus, nebo FSB) je dálnice vedoucí podél základní desky a spojující procesor s dalšími klíčovými komponentami systému, se kterými si vyměňuje data a příkazy (například rozbočovač řadiče paměti).

Frekvence systémové sběrnice určuje rychlost, jakou procesor komunikuje s ostatními systémovými zařízeními v počítači, přijímá od nich potřebná data a odesílá je opačným směrem. Čím vyšší je frekvence systémové sběrnice, tím vyšší je celkový výkon systému. Frekvence systémové sběrnice se měří v GHz nebo MHz.

Moderní procesory jsou navrženy pro práci s konkrétní frekvencí FSB, zatímco základní desky podporují několik hodnot této frekvence.

Provozní teplota procesoru.

Dalším parametrem CPU je přípustná maximální teplota povrchu procesoru, při které normální operace(od 54,8 do 100 C). Teplota procesoru závisí na jeho zatížení a na kvalitě odvodu tepla. V klidovém režimu a při normálním chlazení se teplota procesoru pohybuje v rozmezí 25-40C při vysoké zátěži může dosáhnout 60-65 stupňů. Při teplotách přesahujících maximum povolené výrobcem není zaručeno, že procesor bude fungovat normálně. V takových případech mohou chyby v provozu programů nebo počítače zamrznout. Procesory různých výrobců zahřívat jinak. V souladu s tím, čím více se procesor zahřívá, tím výkonnější ventilátor (chladič) je třeba zakoupit pro jeho chlazení. Můžete si také zakoupit systémovou jednotku s přídavnými ventilátory - tím se sníží teplota uvnitř systémové jednotky.

Aritmetická logická jednotka a řídicí jednotka

Požadovanými součástmi procesoru jsou aritmeticko-logická jednotka a řídicí jednotka neboli FPU (v angličtině Floating Point Unit, zařízení pro provádění operací s pohyblivou řádovou čárkou). Tato jednotka je zvláště výkonná v řadách AMD. Tyto parametry jsou důležité pro hry a matematické výpočty (tedy pro programátory).

Aritmetická logická jednotka je zodpovědná za provádění aritmetických a logických operací. Počítačový procesor je určen ke zpracování informací a každý procesor má určitou sadu základních operací (instrukcí), jednou z těchto operací je například operace sčítání binárních čísel.

Technicky je procesor implementován na velkém integrovaném obvodu, jehož struktura je stále složitější a počet funkční prvky(jako je dioda nebo tranzistor) na něm neustále přibývá (z 30 tisíc v procesoru 8086 na 5 milionů v Procesor Pentium II a až 30 milionů v Intel Core Duo). Řídící jednotka koordinuje činnost všech těchto komponent a provádění procesů probíhajících v počítači.