Швидкодія і продуктивність ЕОМ
Федеральне агентство з освіти
ГОУ ВПО''Тверской державний технічний універсітет''
Апаратні засоби обчислювальних комплексів.
Основні характеристики, області застосування ЕОМ різних класів.
Історія розвитку ЕОМ.
Першою діючої ЕОМ став ENIAC (США, 1945-46 гᴦ.). ENIAC містив 18000 електронних ламп і споживав 150 кВт електроенергії. При цьому, ця машина ще не використовувала принцип зберігається програми. Великий внесок у розробку ЕОМ вніс американський математик Джон фон Нейман. Один з найважливіших принципів конструювання ЕОМ запропонований Нейманом - принцип зберігається програми був вперше реалізований в Англії в 1949 році в машин ?? е EDSAC і використовується і в сучасних комп'ютерах. Цей принцип вимагає, щоб програма вводилася в пам'ять комп'ютера також, як в неї вводяться данние.Первая вітчизняна ЕОМ (МЕСМ) була створена в 1951 ᴦ. під керівництвом С.А. Лебедєва. В середин ?? е 60-х створена машина БЕСМ, колишня базової в СРСР в наукових, оборонних, космічних дослідженнях. З інших ЕОМ слід згадати "Мінськ", "Урал", "Мир" і ін. Створені під керівництвом І.С. Брука, В.М. Глушкова та других.В історії розвитку обчислювальної техніки прийнято виділяти покоління ЕОМ. Перехід від одного покоління до іншого пов'язаний зі зміною елементної бази на якій побудований комп'ютер.
· Перше покоління: 1946-1957 роки; елементна база - електронні вакуумні лампи; оперативний пристрій (ОЗУ) - до 100 байт; швидкодія - до 10000 операцій в секунду;
· Друге покоління: 1958-1964 роки; елементна база - транзистори; ОЗУ - до 1000 байт; швидкодія - до 1 млн. операцій в секунду;
· Третє покоління: 1965-1975 роки; елементна база - малі інтегральні схеми; ОЗУ - до 10 Кбайт; швидкодія - до 10 млн. операцій в секунду;
· Четверте покоління: 1976 рік; елементна база - великі (БІС) і надвеликі (НВІС) інтегральні схеми; ОЗУ - від 100 Кбайт і вище; швидкодія - понад 10 млн. операцій в секунду.
Слід зауважити, що межа між третім і четвертим поколіннями ЕОМ за ознакою елементної бази досить умовна: сталося, швидше за кількісне зміна параметрів елементної бази.
Основні характеристики ЕОМ.
Швидкодія і продуктивність ЕОМ.
Разом з тим, одиниця виміру швидкодії комп'ютера "операції в секунду" застаріла. Вона мало правильно відображає швидкодію. Для комп'ютерів перших поколінь під "операцією" часто розуміли складання двох цілих чисел определ ?? енной довжини. Операція множення виконувалася в десятки разів повільніше, ніж складання. З цієї причини для сучасних комп'ютерів частіше використовується характеристика - тактова частота. Тактова частота - ϶ᴛᴏ кількість імпульсів в секунду (герц), що генеруються тактовим генератором комп'ютера. Тактова частота - більш дрібна одиниця виміру, ніж операції в секунду. Фірми - виробники комп'ютерів прагнуть до того, щоб зменшити кількість тактів, необхідних для виконання базових операцій, і, тим самим, підвищити швидкодію компьютеров.Современние персональні комп'ютери характеризуються швидкодією понад 2 Ггц і ОЗУ - більше 256 Мбайт.Классіфікація комп'ютерів, яка виходить із продуктивності і функціонального призначення показана на малюнку 1.1.
Мал. 1.1.КЛАССИФИКАЦИЯ комп'ютерів по продуктивності.
Визнач ?? ення характеристик швидкодії і проізводітельнос-ти є дуже складним інженерним і наукову заду-чу, до теперішнього часу не має єдиних підходів і методів вирішення.
Здавалося б, що більш швидкодіюча обчислювальна тих-ника повинна забезпечувати і більш високі показники виробник-ності. При цьому практика вимірювань значень цих характеристик для різнотипних ЕОМ може давати суперечливі результати. Основ-ні труднощі в рішенні даного завдання укладені в проблемі ви-бору: що і як вимірювати. Зазначимо лише найбільш поширені підходи.
Однією з альтернативних одиниць виміру швидкодії була і залишається величина, яка вимірюється в MIPS (Million Instructions Per Se-cond - мільйон операцій в секунду). Як операцій тут звичайні-но розглядаються найбільш короткі операції типу додавання. MIPS широко використовувалася для оцінки великих машин другого і третє-го поколінь, але для оцінки сучасних ЕОМ застосовується доста-точно рідко сюди через наступні випадки:
‣‣‣ набір команд сучасних мікропроцесорів може включати сотні команд, сильно відрізняються один від одного длітельнос-ма виконання;
‣‣‣ значення, виражене в MIPS, змінюється виходячи з особ-ностей програм;
‣‣‣ значення MIPS і значення продуктивності можуть суперечать-чить один одному, коли оцінюються різнотипні обчислювачі (наприклад, ЕОМ, що містять співпроцесор для чисел з плаваючою точкою і без такого).
При вирішенні науково-технічних завдань в програмах різко збіль-личивается питома вага операцій з плаваючою крапкою. Знову ж для великих однопроцесорних машин в даному випадку використан-лась і продовжує використовуватися характеристика швидкодії, виражена в MFPOPS (Million Floating Point Operations Per Se-cond - мільйон операцій з плаваючою крапкою в секунду). Для персональних ЕОМ даний показник практично не застосовується через особливості вирішуваних завдань і структурних характеристик ЕОМ.