1.3. Основные характеристики вычислительных машин и систем

Основными показателями, влияющими на архитектуру ВМ, являются стоимость и производительность [2].

Стоимость определяет часть цены, которую, в свою очередь, можно рассчитать по формуле 1.1:

(1.1)

Главная надбавка учитывает стоимость научно-исследовательских работ, маркетинга, прибыль.

При установившемся производстве вычислительных машин и стабильной экономике относительные доли приведённых составляющих цены достаточно устойчивы, но различаются для разных классов ВМ [2]. Например, для ПК доля стоимости элементов составляет 31, стоимости изготовления – 10, главной надбавки – 14, неучтённых расходов – 45 %.

Зная стоимость комплектующих элементов на текущий момент времени и относительные доли составляющих цены, можно оценить стоимость ВМ.

Производительность – это объём вычислительной работы, выполняемой ВМ за единицу времени. Для количественных оценок производительности используют понятия номинальной и системной производительности.

Номинальная производительность – это вектор V_н (формула 1.2):

(1.2)

где v_i – быстродействие i-го устройства ВМ (чаще всего, – процессора и дисковой памяти).

Для характеристики степени использования потенциальных возможностей устройства в составе системы используется показатель загрузки i-го устройства p_i (формула 1.3):

(1.3)

где T_i – время, в течение которого работало i-е устройство за время T работы системы.

Системная производительность V_c учитывает совместную работу устройств в системе под управлением операционной системы для определённого класса задач (формула 1.4):

(1.4)

Получение достоверных оценок показателей p_i весьма затруднительно, поэтому показатель системной производительности используется редко.

Чаще всего показатель производительности требуется как средство для качественного сопоставления производительности различных типов ВМ и выбора наиболее быстродействующей. Для этого используют упрощённые подходы, подробно изложенные в [2].

Ещё одной характеристикой ВМ, тесно связанной с производительностью, является быстродействие, определяемое как число операций, выполняемых в секунду. Поскольку разные команды выполняются с различной скоростью и вероятности использования каждой команды для разных классов задач различны, то говорят о среднем быстродействии ВМ для каждого класса задач, которое вычисляется по формуле 1.5:

(1.5)

где P – среднее быстродействие;

b_j – все команды j-го типа;

t_j – среднее время выполнения;

N – число команд для разных классов задач.

Также к основным характеристикам ВМ можно отнести операционные ресурсы и ёмкость памяти [11].

Операционные ресурсы – это перечень действий (операций), которые может выполнять ВМ при обработке информации (исходных данных):

1) система машинных операций ;

2) система машинных команд , порождающая указанную выше систему машинных операций;

3) способы представления информации в ВМ.

Чем шире операционные ресурсы ВМ, тем шире её возможности в плане обработки информации.

Ёмкость памяти – это объём хранилища программ и данных ВМ. Единицы измерения – бит, байт , килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт. Ёмкость памятиобычно кратна 2 (, где– длина адреса).

Дополнительные характеристики ВМ:

1. Надёжность – способность ВМ при определённых условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени (стандарт ISO 2382/ 14 – 78).

2. Точность – возможность различать почти равные значения (стандарт ISO 2382/ 2 – 76). Точность полученных результатов определяется, в основном, разрядностью ВМ и величиной единицы информации (байтом, словом и т.д.).

3. Достоверность – свойство информации быть правильно воспринятой. Характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов.

По указанным признакам, а также по ряду других (например, по областям применения, поколениям) ВМ и ВС можно разбить на различные группы, с чем подробно можно ознакомиться в приведённых литературных источниках.

Перейдём к рассмотрению организации вычислительных процессов в ВМ.