3. Масштабируемость

Представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объёмов памяти (оперативной и дисковой) и других ресурсов вычислительных систем. Должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера (во-первых, должен быть нужный разъём/слот, во-вторых, в системник должно влезть оборудование) и соответствующими средствами ПО.

Идеал – линейная масштабируемость – добавление новых ресурсов приводит к пропорциональному увеличению производительности.

4. Совместимость и мобильность.

Совместимость – это свойство различных по конструкций устройств выполнять аналогичные функции.

Понятие совместимости включается в себя 3 аспекта:

1. Аппаратурный / технический.

В процессе разработки обеспечиваются следующие условия:

• Единые стандарты и унифицированные средства соединения: кабели, разъемы, заглушки, платы, адаптеры.

• Соответствие параметров электрических сигналов (амплитуда, полярность, длительность).

• Согласованные алгоритмы взаимодействия.

2. Программный – программы, передаваемые из одного технического средства в другое, были правильно поняты и выполнены другим устройством.

3. Информационный – передаваемые информационные массивы будут одинаково интерпретироваться между стыкуемыми модулями (стандартизация алфавита, формата, структуры и т.д.).

Для ПО – возможность выполнения программы на различных ЭВМ с получением идентичных результатов.

Мобильность – это возможность переноса программ из одной аппаратно-операционной среды в другую.

1. Система должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и ПО в зависимости от решаемой задачи.

2. Должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах.

3. Должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов.

Оценка производительности вычислительных систем

Единицей измерения производительности компьютера является время: компьютер, выполняющий тот же объём работы за меньшее время является более быстрым.

Для измерения времени работы процессора на данной программе используется специальный параметр - CPU time (время ЦП). Не включает в себя:

• Время ожидания ввода/вывода.

• Время выполнения другой программы.

Время работы ПО, видимое пользователем – это не время ЦП!

Время ЦП:

1. Пользовательское – время, потраченное непосредственно на выполнение программы пользователя.

2. Системное – время, затраченное ОС на выполнение заданий, затребованных программой.

Производительность ЦП зависит от:

• Такта (частоты) синхронизации. Зависит от:

  • От технологии аппаратных средств.

  • От функциональной организации процессора.

• Среднего количества тактов на команду. Зависит от:

  • От функциональной организации ЦП.

  • От архитектуры системы команд.

• Количества выполняемых команд. Зависит от:

  • Функциональной организации ЦП.

  • Технологии компилятора.

Вывод: единственной надежной подходящей единицей измерения производительности является время выполнения реальных программ.

Альтернативные единицы измерения.

MIPS – миллион выполняемых команд в секунду, отношение количества команд в программе ко времени выполнения программы (обратная ко времени величина).

• Легко понять.

• Зависит от набора команд процессора, что затрудняет сравнение компьютеров с разным набором команд.

• Меняется от программы к программе (даже на одном компьютере).

• Может менять по отношению к производительности в противоположную сторону. Пример: ЭВМ с сопроцессором плавающей точки.

MFLOPS – миллион операций с плавающей точкой в секунду.

Предназначена для оценки производительности только на операциях с плавающей точкой. Более объективна. Критерий – операции, а не команды.

Компиляторы, например, имеют рейтинг MFLOPS, близкий к нулю 

Недостатки:

• Наборы операций с плавающей точкой могут быть несовместимы на различных процессорах.

• Значение MFLOPS может менять на смени быстрых и медленных операций.

Пример: программа со 100% операций сложения будет иметь более высокий рейтинг, чем со 100% операций деления.

Нормализация операций:

Реальные операции с ПТ	Нормализованные операции
+ - * <>	1
/ кв.корень	4
Exp, sin…	8

(пакет «ливерморские циклы»)

Методики измерения производительности разрабатывают:

1. Сами производители.

2. Фирмы, которые специализируются на производстве тестов.

3. Международные тестовые организации.

Тестовые пакеты для измерения производительности.

1. LINPACK (ливерморские циклы) – набор функций линейно алгебры, часто используемых в вычислительных fortran-программах.

Программы выполняют обработку двумерных матриц, размер которых является основным параметром тестирования. Чем больше элементов в матрице, тем выше параллелизм операций.

Используются для оценки производительности параллельных вычислительных систем, систем с VLIW-процессорами, процессорами с суперскалярной и конвейерной обработкой.

В настоящее время пакет заменен более расширенным пакетом LAPACK.

2. SPEC – состоят из набора подпрограмм, которые выбраны из различных прикладных областей.

Пример: SPEC CPU 92 – оценка мультимедийной обработки;

SPEC CPU 95 – учёт наличия кэш-памяти, тест по обработке БД.

3. TPC – предназначены для оценки клиент-серверных архитектур, основаны на времени выполнения транзакции и скорости работы с БД.

TPC-A предназначен для оценивания производительности систем, работающих в среде интенсивно обновляемых БД. Характеристики среды:

• Значительный объём ввода/вывода.

• Множество обновляемых сессий в online-режиме.

• Целостность транзакций.

Основная единица измерения – среднее количество транзакций в секунду.

TPC-B – интенсивный тест систем БД. Характеристики:

• Значительный дискового объём ввода/вывода.

• Умеренное время работы систем и приложений.

• Целостность транзакций.

Особенность: не выполняется эмуляция терминалов и линий связи.

TPC-С – моделирует прикладную задачу обработки заказов. Тестируются все компоненты: терминалы, линии связи, ЦП, дисковый ввод/вывод.

2 результата:

• Пиковая скорость выполнения транзакций (количество транзакций в минуту).

• Нормализованная стоимость системы (АО+ПО+стоимость обслуживания в течение 5 лет).

TPC-D – оценка работы приложений поддержки принятия решений.

TPC-S – оценка серверов.

TPC-E – оценка корпоративных систем.

TPC C/S – тест клиент-серверных архитектур.

4. AIM – специальное ПО, которое позволяет легко создавать рабочие нагрузки в зависимости от сложности системы.

Состоит из двух частей:

А) генератор тестовых пакетов (Benchmark Generator) – обеспечивает одновременное выполнение множества программ.

Б) нагрузочные смеси прикладных задач (Load Mixes) – набор программ, которые обеспечивают требуемую нагрузку для системы. 8 стандартных смесей:

• Универсальная смесь для рабочих станций.

• Смесь для механического САПР – имитирует рабочую станцию для трехмерного моделирования и среды системы автоматизации проектирования.

• Смесь геоинформационных систем

• Смесь универсальных деловых приложений (эл.почта, эл. Таблицы, БД, текст.процессор).

• Многопользовательская смесь.

• Смесь для вычислительного (счетного) сервера – где большие объёмы вычислений (маршрутизация, гидростатич. моделирование, взламывание кодов).

• Смесь для файл-сервера – моделирует запросы к централизованному файл-серверу.

• Смесь СУБД.