1.4. Основные характеристики эвм.

1. Разрядность (разрядная сетка машин) - количество разрядов, используемое для представления информации в ЭВМ. Исторически сложилось выбирать ее из ряда чисел, кратных 8 (это связано с появлением микропроцессоров, которые сначала были разработаны для калькуляторов, работающих в двоично-десятичном коде и имеющих дело с двоичными тетрадами). Разрядность измеряется в битах (б) или байтах (Б); 1Б = 8б.

Разрядность первых микропроцессоров была всего 4б; первых ПЭВМ и контроллеров - 8б=1Б; современных ПЭВМ - 32б и 64б (4 - 8Б соответственно).

2. Емкость ЗУ - количество бит (байт) или машинных слов, которое может запомнить ЗУ. Емкость иногда (обычно для БИС памяти) измеряется в килобитах (1кб = 10³б) или мегабитах (1Мб = 10³кб = 10⁶б). Для характеристики емкости ЗУ ЭВМ чаще сейчас используют килобайты (1кБ = 8кб) или мегабайты (1МБ = 10⁶Б = 8Мб. Иногда используют специальную единицу измерения К, равную 1К = 1024. Поэтому необходимо указывать к чему она относится. Обычно это байты, тогда 1КБ = 1024Б  1кБ.

3. Быстродействие. Выделяет несколько оценок скорости обработки информации ЭВМ:

а) Номинальное быстродействие - Vn число стандартных операций в секунду, при этом за стандартную принимают какую-либо короткую операцию. Например передачу регистр-регистр, простое сложение и т.п. Тогда:

Vn = 1/ t(с )

t - время выполнения стандартных операций. Современные микропроцессоры имеют номинальное быстродействие миллионы оп/с, ожидается появление совместно разработки фирм Intel и Hewlett Packard с Vп=1млд оп/с (1000MIPS - million instructions per second).

Быстродействие современных микропроцессоров и ПЭВМ обычно характеризуют рабочей тактовой частотой, но для сравнения производительности различных вычислительных устройств эта характеристика, как мы увидим ниже, не подходит: разные микропроцессоры, например, работая на одной и той же тактовой частоте дают разную производительность. Кроме того, значения быстродействия в MIPS меняется в зависимости от особенностей программ и састо противоречит другим характеристикам , например, производительности.

б) Среднее (реальное) быстродействие (фактически эта характеристика определяет производительность ЭВМ) - Vср число условных операций в секунду при выполнении конкретной задачи - более близко к действительности характеризует работу вычислительного устройства. Определяется оно по формуле:

где Ni - число операций i-ой группы в программе, ti - время выполнения операций i-ой группы.

Доля операций i-ой группы _i в общем числе операций обладает устойчивостью при выполнении расчетов данного вида (например, при решении задач управления, выполнении инженерно-технических расчетов и т.п.) и приводится в справочниках.

Для определения реального быстродействия ЭВМ в эксперименте разработаны специальные программы, содержащие определенное число операций различной длины, например, так называемая стандартная смесь Гиббсона. Реальное быстродействие ЭВМ существенно зависит от эффективности системы команд, возможностей операционной системы, качества алгоритма вычислений и от языка программирования: чем выше уровень последнего, тем, как правило, дольше идет программа (до 3-4 раз, поэтому драйверы, а также ответственные программы, работающие в реальном времени, пишутся на ассемблере. Здесь драйвер - управляющая программа, хотя драйвером называют и пассивное управляющие устройство).

в) Быстродействие периферийных устройств. Периферийные устройства самые медленные устройства ЭВМ и могут ограничивать быстродействие комплекса в целом. Современные периферийные устройства в большинстве своем имеет буферную память и микропроцессорное управление. В результате после сеанса обмена информации с процессором ЭВМ или комплекса устройство выполняет свои функции автономно, освобождая процессор для решения других задач.

В управляющих комплексах существенное значение имеет быстродействие УСО, главным образом это - аналого-цифровые преобразователи АЦП, которые преобразуют выходной сигнал датчиков - напряжение или ток в код. Для АЦП важной скоростной характеристикой является число преобразований в единицу времени.

г) Характеристики надежности. Надежность - это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени (стандарт ISO 2382/14-78 - Пят-17). Для оценки надежностных свойств ЭВМ используются следующие характеристики:

• среднее время наработки на отказ Т - математическое ожидание времени до отказа аппаратуры. Одним из способов его оценки является учет интенсивности отказов элементов i -ой группы _i. При этом значение Т определится как :, где А - коэффициент, t - текущее время.

Современные ЭВМ обеспечивают значения Т порядка (50-100) тысяч часов.

Коэффициент готовности:, где Т_восст - среднее время затрат на ремонт изделия. Для уменьшения Т_восст используется модульный принцип при конструировании ЭВМ, что позволяет довести К до К=0,7-0,9.