Характеристики вычислительных машин и систем и методы их оценки.

Общими техническими показателями ВМ являются стоимость, производительность и надежность.

1. Операционные ресурсы – перечень действий и операций, который может выполнять аппаратура вычислительного комплекса в плане обработки информации. В этот перечень входят способы представления информации, чисел, текстов, логических значений.

2. Производительность вычислительных машин – определяется количеством вычислительной работы, выполняемой за единицу времени. Так как нет единой меры для измерения вычислительной работы, отсутствует и общая методика оценки производительности. Для количественных оценок используют понятие номинальной и системной производительности. Номинальная характеризует потенциальные возможности устройства, указывает на верхнюю границу, относится к отдельным устройствам ЭВМ. Быстродействие АЛУ – скорость выполнения операций. Быстродействие – количество операций в единицу времени и является паспортной характеристикой. При оценки чаще всего выделяют процессор, ОП и дисковую память. Быстродействие процессора определяется временем выполнения команд, при этом время зависит от многих факторов и как минимум состоит из 4 составляющих: время выборки команды, время выборки операнда, время АЛУ, время записи результата. Быстродействие принято измерять в MIPS (миллионы инструкций в секунду), в MFLOPS (миллионы операций с плавающей запятой). Степень использования потенциальных возможностей показывает показатель загрузки устройства (время работы/общее время) – всегда меньше единицы. Системная производительность учитывает совместную работу устройств в системе под управлением ОС для определенного класса задач. Следует учитывать, что показатель загрузки зависит от большого числа факторов и их оценка может быть получена на основе статистических данных по результатам моделирования. Получение достоверных оценок весьма затруднительно. Поэтому показатель системной производительности как абсолютной величины для оценки ЭВМ используется редко, чаще всего показатель системной производительности требуется не как некоторая величина измерения, а как средство для количественного сопоставления ЭВМ разных производителей. Используется упрощенный подход: от абсолютных показателей переходят к относительным, одну из ЭВМ выбирают за базовую и рассчитывают относительный показатель, показывающий во сколько раз рассматриваемая ЭВМ производительнее базовой. Для сравнения используют обычно один и тот же набор программ. Обычно используют следующие типы программ: реальная, имеющая широкое применение (компилятор Си); ядро реальной программы; синтетические тесты, содержащие наборы программ из различных областей использования компьютера.

Организация процессоров.

Процессор – устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки цифровой информации. В самом простом случае процессор состоит из 3 блоков.

РОН – регистр общего назначения, T1, T2 – триггеры, БФУС – блок фромирования управляющих сигналов

Операционный блок предназначен для выполнения логических и арифметических операций. АЛУ выполняет простейшие арифметические и поразрядные логические операции. Операции по обработке данных, для которых отсутствуют аппаратные средства, выполняются программно с помощью процедур. В процессоре есть своя вн.память, называемая РОН. Они являются сверхоперативной памятью и явл-тся самой быстрой памятью внутри компа. Обычно выделяют главный регистр, называемый аккумулятором или регистром результатов.

Регистр сдвигов выполняет сдвиг содержимого любого регистра и запись его в это же регистр.

Регистр флагов предназначен для хранения признаков операции в АЛУ.

Триггеры – операции над словами с повышенной разрядностью реализуются программно последовательной обработкой отд.частей многоразрядных слов. Для этого предусмотрены Т1 и Т2.

Блок управления координирует работу всех блоков микропроцессора. Выполняет след.действия: считывает и запоминает текущую команду, формирует адрес следующей команды, реализует выполнение по тактам алгоритмов поступившей команды, управляет обменом информацией с внешними устройствами по системной шине.

Блок формирования управляющих сигналов. Управляющие сигналы с выхода БФУС поступают на вход других микропроцессоров, настраивая их на выполнение определенных микроопераций

Интерфейсный блок предназначен для организации процессов взаимодействия процессора с ОЗУ и устройствами ввода/вывода, расположенными на системной шине, а также для обмена данными между внутренними устройствами микропроцессора. Основные функции: формирует сигналы на СШ, синхронизирует процессы внутри процессрпа и на СШ, реализует стандартный для СШ протокол обмена.