Частичные ответы на вопросы по дисциплине “Вычислительные системы”
Производительность ВС
Использование утилиты Windows«Системный монитор» для определения производительности ВС существует для вычисления или извлечения и отображения информации (данных_ внутри ВС идентификация перемещения процессором и ОЗУ, ОЗУ и жестким диском т.е. между установками ВС. За пределами ВС идентификация передается устройством присоединения к параллельным и последовательным портам, а также через модем и сетевые адаптеры.
Узким местом производительности является элемент внутри или вне ВС, который замедляет индуцируемый поток. Узкое место или «Бутылочное горлышко» создает эффект замедления высокоскоростного обмена данными.
На данной лекции мы будем рассматривать методы идентификации узких мест производительности системы. В некоторых случаях ликвидация узкого места происходит быстро, легко и не требует больших затрат. В других случаях требуется оценить окупаемость затрат по усовершенствование.
Для обнаружения таких узких мест служат текстовые программы, которые выполняются для идентификации возможных узких мест. Если такой элемент обнаружен, например это дисковой накопитель или ОЗУ, следует обратиться к анализу поведения этого устройства, чтобы узнать наилучший способ ликвидации недостатка ресурсов.
Когда пользователи жалуются на производительность системы, они обычно говорят о том, что система слишком медленно работает, поскольку для них мерой производительности служит скорость получения ответной информации. Подобным образом большинство программистов назовет наиболее производительной ту программу, которая выполняется быстрее других. Администратор сети может считать в свою очередь объем данных, который его сервер может принимать, обрабатывать и передавать в единицу времени – пропускная способность сети. Некоторые разработчики математически соотносят производительность со временем выполнения. Они обратно пропорциональны.
Производительность = 1/время выполнения.
Время выполнения = 1/производительность.
Если время выполнения составляет 10 секунд => Производительность=0.1 При увеличении производительности вдвое (с 0.1 – до 0.2) время выполнения уменьшиться на 5 секунд следовательно можно заключить, что при любом повышении производительности системы – программы будут выполняться быстрее. Однако это не всегда так. Выигрыш в производительности от ускоренного выполнения операций ограниченных долей времени, на протяжение которого это операция используетсяЗакон Адамса
Предположим вы приобрели компьютер у которого быстродействие процессора на 100%выше по сравнению с предыдущей системой из приведённого выше уравнения можно заключить что время выполнения программы меньше в двое К сожалению повышение быстродействия на 100% не будет наблюдаться если только постоянная загрузка CPU,APU не будет 100% Если ЦП активен только 15 % времени , время выполнения программы также будет снижено на 15%. Прежде чем повысить затраты на 50% для приобретения более мощного процессора нужно определить будут ли они оправданы. Для этого необходимо предварительно проконтролировать степень загруженности процессора в системе. Тот же принцип может применяться и к директиве накопителя или модему. Чтобы определить эффективность модернизации нужно знать, какую долю времени повышения производительности будет проявляться.
Герцы, мегагерцы, гигагерцы.
Скоростные характеристики устройств компьютера часто выражаются в герцах, что соответствует количеству операций (циклов) в секунду. Например CPU,APU содержит системный таймер который управляет всеми операциями ЦП. Иначе говоря ЦП на каждом такте времени выполняет команду. Чем выше частота таймера тем выше к-д ЦП. Кристалл таймера генерирует миллионы , а иногда и миллиарды операций в секунду. У ЦП с тактовой частотой 200 МГЦ таймер генерирует 200 миллионов тактов в сек. Если 1 ГГц – 109тактов в секунду, а в недалёком будущем частота CPU,APU будет измерятьс6я в Терагерцах (триллион).
ПАМЯТЬ
Мы неоднократно говорили о памяти размерах файла дисков и т.п. Работа всех устройств компьютера основана на наличии или отсутствии электрического сигнала 0 или 1 . Поэтому компьютер передаст любую информацию в виде последовательности нулей и единиц. Эти нулики и единички называются двоичными цифрами или разрядами (битами) При упоминании некоторых устройств указывается их разрядность. Например 32 или 64-х разрядный процессор; 16, 32 или 64 разрядная шина
Для предоставления символов например А компьютер использует 8 битов информации - это называется байт (А->1010Н). Если файл содержит слово привет 16 символов (6 байтов 48 разрядов) Обычно размер байтов и дисков измеряют в байтах (КБ, МБ, ГБ – 109) На практике считают, что 1 КБ примерно = 1000байт, на самом деле 1024 байт, 1 МБ – 1048576 байт, 1 Гб – 1073741824 байт.
При рассмотрении скоростных показателей, таких как модемное соединение, скорость передачи данных сети или через системную шину используются биты, а не байты 10 Мб/с.
Использование тестовых программ для определения производительности
Тестовой называется программа созданная для измерения производительности определённых устройств. Существуют тестовые программы для определения производительности CPU,APU, характеристик дисковых устройств, быстродействия видеокарт и т.п.
Обычно тестовые программы выполняют набор операций, которые представляют определенные задачи. Например, одна программа может оценивать пригодность системы для делопроизводства, другая для разработки игр, а третья для ее исполнения в качестве сетевого сервера. Тестовая программа обычно выводит значения характеризующие свойства системы. Эти значения имеют смысл только для сравнения с результатами тестирования других систем. Тестовые программы служат средством измерения широкого значения характеристик системы. Они имитируют обычные операции. Выбор операции и частота их использования может существенно отличаться от условий возникающих при обычной работе пользователя.
Контроль производительности CPU,APU.
CPU,APU выполняет команды которые содержатся в программах. Момент выполнения команды задается встроенным таймером процессора. То же происходит и в других микросхемах материнской платой, таких как модуль RAM(ОЗУ). Чтобы процессор успешно выполнил одну команду до начала обработки следующей (которая может посылать сигналы по тем же адресам). Таймер CPU,APU задает моменты, когда завершено выполнение предыдущей команды и начинает выполнять следующие. Обычно ЦП выполняет одну команду на каждом такте (тактовые частоты ЦП удваиваются каждые три года). Тактовая частота зависит от конструкции CPU,APU и скорости передачи данных в цепях ЦП и системной платы. Если частота слишком велика, сигналы предыдущих и последующих команд могут конфликтовать. Если частота занижена, в системе напрасно расходуется время. Хотя больше пользователей и считает что эффективно используют компьютер они редко используют больше 0,1% мощности процессора – по крайней мере длительное время.
Обнаружение узких мест связи с использованием памяти
Команды и данные программы должны быть помещены в ОЗУ ( RAM–random–accessmemory) чтобы процессор мог эти команды выполнять. Как нам известно, системаWindowsможет выполнять несколько программ одновременно. При этом каждая из них должна размещаться в памяти. Не трудно догадаться, что чем больше программ выполняется, тем больше загружается память. В конечном счете она может быть задействована полностью.
Виртуальная память позволяет имитировать наличие большого объема ОЗУ по сравнению с установленным в системе. Когда RAMпереполнена, для ее высвобождения, данные одной или нескольких программ перемещаются в определенную область диска (называемую файлом подкачки). Когда в последствии одна из таких программ будет выполнятьсяwindowsпереместит изRAMна диск другую программу, а эту вернет в ОЗУ, чтобы она могла выполняться.
Этот прием позволяет выполнять несколько программ одновременно, но снижает производительность системы, так как обмен данными между ОЗУ и диском требует времени. Операции с диском, где используются механические устройства происходит намного медленней операций ОЗУ. По мере увеличения «медленных» операций с дисками производительность системы существенно снижается.
Расширение ОЗУ с установленной ОС Windowsобычно приводит к «снижению» объемов перекачки данных, что ускоряет работу системы. Большинство пользователей считают, что памяти никогда не бывает достаточно – чем больше ее объем тем больше производительность. В настоящее время компьютер идут с ОЗУ 128 – 256 Мб ( десять лет назад винчестеры не обладали такой емкостью). Большинство современных компьютеров имеют ОЗУ до 3 Гб ( емкость модуля ОЗУ возрастает в среднем на 60% в год таким образом она увеличивается в четверо каждые три года).
Системный монитор - использования памяти. Самостоятельно
Чтобы узнать снижается ли быстродействие системы в результате недостатка памяти, следует определить размер неиспользуемой физической памяти. Если она очень мала то система будет занимать перекачку данных на жесткий диск.