5.3. Продуктивність пк

Однією із одиниць вимірювання продуктивності є швидкодія, тобто тактова частота роботи процесора. Це дуже поширена характеристика, яка часто надається в паспорті на пристрій. Практично всі процесори починаючи з 80486 працюють на тактовій частоті, яка дорівнює тактовій частоті системної шини (СШ) материнської плати помноженої на певний коефіцієнт, як це показано на прикладах в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

Тип процесора	Тактова частота, Мгц	Коефіцієнт	Тактова частота СШ, Мгц
Pentium II Pentium II/Xeon Pentium III/Xeon Pentium Celeron	350 400 600 500	3,5 4 4,5 7,5	100 100 133 66

Быстродействие системной платы и значения множителя частоты можно указать с помощью перемычек непосредственно на самой системной плате или же отметив необходимые значения в BIOS. В современных компьютерах используется генератор переменной частоты, обычно расположенный на системной плате, он генерирует опорную частоту для системной платы и процессора. На большинстве системных плат процессоров Pentium можно установить одно из трех или четырех значений тактовой частоты

Швидкодія реалізується переважно на рівні електронних компонентів та мікро- архітектури. Сучасні процесори вийшли на рівень тактових частот, що перевищує 3 Ггц. Треба зауважити, що подальше підвищення фізичної швидкодії пов’язане з великими технічними труднощами і значним підвищенням ціни. Фірма Intel заявила, що скоріше за все перевищення бар’єру в 4 Ггц економічно недоцільно(?).

Згідно з законом Мура разом з зменшенням розмерів транзисторів, які реалізуються на кристалі мікросхеми, підвищуеться ступень інтеграції (число транзисторів в кристалі) і частота роботи процесора (Рис.5.3).

Рис. 5.3

Головним технічним фактором, впливаючим на тактову частоту електронних пристроїв, є мінімальний розмір компонентів інтегральної схеми – технологічна норма. Від технологічної норми залежить також ступень інтеграції інтегральної схеми – число елементів в кристалі. Pentium II випускається по технології 0,35 мкм., Pentium 4 – по технології 0,18 мкм. Сучасні технології вже досягли 0,07; 0,045мкм. Технології з розмірами меншими ніж 0,1мкм відносяться до класу нанотехнологій. ( 10^-9м = 1нанометру). Це вже рівень молекул і атомів На малюнку зображений напис ІВМ складений з атомів.

Подальше підвищення продуктивності МП може здійснюватись тільки за рахунок структурних та архітектурних рішинь.

Якнайменшою одиницею вимірювання часу (квантом) для процесора як логічного пристрою є період тактової частоти, або просто такт. На кожну операцію витрачається мінімум один такт. Наприклад, обмін даними з пам'яттю процесор Pentium П виконує за три такти плюс декілька циклів очікування. Розрізняється і час, що витрачається на виконання команд.

Різна кількість тактів, необхідних для виконання команд, утрудняє порівняння продуктивності комп'ютерів, засноване тільки на їх тактовій частоті (тобто кількості тактів в секунду). Чому при одній і тій же тактовій частоті один процесор працює швидше за інше? Причина криється в продуктивності.

Intel винайшла специфічний ряд еталонних тестів, які можна виконати на мікросхемах Intel, щоб зміряти відносну ефективність процесорів. Ця система тестів недавно була модифікована для того, щоб можна було вимірювати ефективність 32-розрядних процесорів; вона називається індексом (або показником) iCOMP 2.0 (intel Comparative Microprocessor Performance — порівняльна ефективність мікропроцесора Intel). В даний час використовується третя версія цього індексу — iCOMP 3.0

Індекс iCOMP 3.0 обчислюється за результатами декількох незалежних випробувань і досить об'єктивно характеризує відносну продуктивність процесора. При підрахунку iCOMP враховуються операції з плаваючою комою і операції, необхідні для виконання мультимедійних програм. Наведемо для прикладу показники цього тесту (індекси):

Треба також зауважити, що продуктивність комп’ютера залежить також від області його застосування, тобто від задач, які йому необхідно розв’язувати. В кожній галузі (природничих науках, математиці, економіці тощо) свої задачі і своя статистика команд, які зустрічаються в цих задачах.

Якщо для задач даної галузі маємо набір операцій M_ix(m₁, m₂, …, m_n) і кожна операція характеризується параметрам m_i (τ_i, p_i)и, де τ_i – час виконання, а p_i – імовірність появи в задачах, то середньостатична тривалість машинної операції в галузі буде:

А швидкодія:

MIPS – Million Instructions Per Second

В рекламних проспектах швидкодія частіше всього визначається по найбільш коротким операціям.