Продуктивність та надійність еом

За змістом продуктивність ЕОМ – це середня кількість операцій на одиницю часу. Продуктивність ЕОМ залежить від:

1. швидкодії процесора;

2. класу задач, що вирішуються;

3. порядку проходження задачі через ЕОМ.

Для оцінки числового виразу ефективності ЕОМ використовують «Суміші Гібона».

Види команд	Ваговий коефіцієнт
+, - фіксована кома	33
* фіксована кома	0,6
/ фіксована кома	0,2
+, - плаваюча кома	7,3
* плаваюча кома	4,0
/ плаваюча кома	1,6
Логічні операції	1,7
Безумовний перехід	17,5
Умовне розгалуження	6,5

Р =  К_з /  К_з_з – для n задач.

У той час як швидкодія нових моделей процесорів зростає дуже швидко, темпи росту продуктивності інших компонентів комп’ютера дещо відстають від них. В результаті перед проектувальником системи завжди стоїть задача вибору такого варіанту архітектури та структурної організації, який забезпечить опти­мальний баланс характеристик компонентів та дозволить виправити невідпо­відність між їх функціональними можливостями.

Найгостріше проблема неузгодженості характеристик проявляється на стику процесора з пам’яттю. В той час як швидкодія мікропроцесорів та об’єм пам’яті в корпусі зросли дуже швидко, швидкодія пам’яті, тобто параметр, від якого залежить інтенсивність потоку інформації, змінювався за останні 20 років значно повільніше. В результаті, якщо не докладати спеціальних зусиль, сучас­ний швидкісний мікропроцесор буде часто залишатися без роботи, оскільки система не зможе достатньо швидко передавати йому команди та дані для обробки. Так, наприклад, при зміні за період між 1988 та 1993 роками об’єму пам’яті потужного ПК з 8 до 32 Мбайт (збільшилося в 4 рази) кількість DRAM-мікросхем в комп’ютері зменшилася з 32 до 16, тобто в 2 рази. Таким чином, навантаження на одну мікросхему (в розумінні потоку даних) зросло в 8 разів.

Окрім забезпечення балансу між характеристиками процесора та опера­тивної пам’яті, потрібно не забувати і про пристрої введення-виведення. Разом з підвищенням функціональних можливостей комп’ютерів розширюється і коло додатків, що вимагають інтенсивного обміну з периферійними пристроями. Хоча для сучасних процесорів справитися з такими об’ємами інформації не являє великої складності, проблема передачі даних між процесором та перифе­рійними пристроями все ж залишається та потребує спеціальних методів для свого вирішення. Стратегія цих рішень базується на використанні різно­маніт­них засобів буферизації високошвидкісних шин зі спеціальною організацією. Окремо слід виділити рішення, засновані на використанні мультипроцесорних конфігурацій комп’ютерної системи.

Але ключовою проблемою залишається досягнення балансу між харак­тери­стиками окремих компонентів. Конструктор весь час повинен думати про забез­пе­чення оптимальної відповідності між функціональними можливостями процесо­ра, пам’яті, пристроїв вводу-виводу, що використовуються, та шин, що їх зв’язують. При цьому потрібно враховувати два фактори, що постійно змінюються:

• темпи росту продуктивності компонентів, що виготовляються за різ­ними технологіями значно відрізняються;

• нові додатки та нові конструкції периферійних пристроїв постійно висувають нові вимоги до комп’ютерної системи не лише за кількісними, але і за якісними показниками, наприклад по відношенню складу системи команд та схеми доступу до даних.

Таким чином, задача проектування комп’ютера поступово еволюціонує і з чисто технічної перетворюється у мистецтво, де багато чого залежить від інтуїції та таланту розробника.

Надійність – це властивість ЕОМ виконувати покладені на неї функції протягом заданого проміжку часу, необхідного для рішення поставленої задачі. В процесі функціонування ЕОМ виникають відмови, пов’язані з несправністю окремих елементів або з’єднань між ними.

За характером проявів відмови можуть бути:

1. раптовими (механічне руйнування елементів);

2. поступовими (деградація параметрів ЕОМ).

З точки зору математичного підходу – відмови це випадкові події. Викори­стовується найпростіша математична модель – «Найпростіший потік відмов». Якщо потік відмов найпростіший, то в якості характеристики надій­ності використовується величина інтенсивності потоків відмов.

 = 1/ Т_р,

де T_p – середній час безвідмовної роботи між двома черговими відмовами.

Якщо ЕОМ можна ремонтувати, то після знайдення відмови – працездат­ність комп’ютера відновлюється. Для комп’ютерів з найпростішим потоком відмов в якості показника використовують показник готовності: К_г = Т_р / (Т_р +Т_в), що характеризує ймовірність того, що на даний момент часу комп’ютер готовий до вирішення потрібної задачі.

Показник вартості – сумарна вартість всього устаткування, що входить до складу ЕОМ. Якщо зростає кількість обладнання, то в результаті буде зростати не лише вартість, але буде зростати і її продуктивність. Шляхом статистичного аналізу було введено зв’язок між вартістю та продуктивністю. Вперше це було встановлено Найтом та отримано назву «Закон Гроша»:

V = kS², де k – константа, що визначається емпірично.

Висновок, якщо не змінювати технологічну базу комп’ютерів, то:

1. При рості вартості ЕОМ зростає кількість обладнання, отже знижається швидкість рішення задач.

2. При рості вартості ЕОМ зростає об’єм обладнання, отже, збільшується час ремонту.