Основными характеристиками компьютеров считаются:

1. Производительность, т.е. скорость выполнения контрольных или измерительных смесей команд. В общем случае для определения производительности используют смеси двух типов, а именно синтетические (или полусинтетические) и профильные.

Синтетические смеси представляют собой отобранные специальным образом процедуры с наибольшим удельным весом команд, соответствующих данному классу пользовательских задач.

Профильные смеси представляют собой набор фрагментов реальных программ, работающих в единой операционной среде. Они используются для определения производительности компьютеров на проблемно-ориентированных задачах.

Численное значение производительности можно определить, используя соотношение;

где N– количество команд из смеси, которое необходимо выполнить процессору,S – число машинных тактов, требуемое для отработки каждой команды,R- тактовая частота процессора.

Пример. Пусть требуется сравнить производительность двух устройств со следующими архитектурными особенностями;

Рис. 4.4.

N = 500 000 N = 500 000

S_ср= 2S_ср= 4

Тогда

Т.е. первая из систем с точки зрения решения поставленной задачи является более предпочтительной, чем вторая.

2. Стоимость – это показатель, включающий в себя расходы на эксплуатацию и обслуживание компьютера.

На практике указанные две характеристики могут быть использованы для построения диаграмм вида стоимость/производительность. Эти диаграммы при покупке вычислительной техники позволяют выбрать оптимальный или квазиоптимальный для данного класса задач вариант системы. Следует, однако, помнить, что индекс стоимость/производительность не включают в свой состав расходы на покупку компьютера. Это обусловлено тем, что основное назначение данного показателя заключается в определении эффективности эксплуатации новой техники, а не ее покупки.

3. Число разрядов в машинном слове определяет точность представления данных и результатов (измеряется в битах).

4. Скорость выполнения основных видов команд, т.е. преобразований типа «регистр-регистр», «регистр-память» и т.д. (измеряется в оп/с).

5. Емкость оперативной памяти (измеряется в мегабайтах).

6. Скорость обмена между ядром компьютера и периферийным оборудованием, где под ядром понимают общую схему процессора и памяти и их линии связей.

4.2. Процессоры

Процессор занимает центральное место в структуре компьютера. Он предназначен для реализации программ, связанных с обработкой цифровой информации, а также для управления взаимодействием узлов и блоков, входящих в состав вычислительного устройства. Укрупнено, структура процессора может быть представлена в виде композиции операционного и управляющего автоматов (рис. 4.5).

При этом управляющий автомат может быть построен по схеме с жесткой логикой (автомат Мили или Мура) или спроектирован в виде микропрограммного УУс хранимой логикой (схема Уилкса или ее модификации). Операционный автомат (ОА) используется для преобразования данных и включает в свой состав регистры, элементы управляющей логики, сумматоры, сдвигатели и другие функциональные узлы.

Вычислительный процесс инициируется кодом операции каждой выполняемой команды. Он преобразуется управляющим автоматом в последовательность сигналов, подаваемых на вход ОА, и таким образом задает временную диаграмму пересылки и преобразования операндов.

По результатам выполненной команды ОАпроцессора формирует ряд признаков, используемых для ветвления исполняемого алгоритма.