Основные характеристики вычислительных машин и систем

Основными показателями, влияющими на архитектуру вычислительных машин и систем, являются стоимость и производительность /1/.

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 отличаются для разных классов вычислительных машин /1/. 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 вычислительной машины (системы).

Производительность – это объём вычислительной работы, выполняемой вычислительной машиной (системой) 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 вычислительной машины (системы) – 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 -ое 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 вычислительных машин (систем) и выбора наиболее быстродействующей. Для этого используют упрощённые подходы, подробно изложенные в /1/.

Ещё одной характеристикой вычислительной машины (системы), 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 вычислительной машины (системы) 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 вычислительных машин и систем можно отнести операционные ресурсы и ёмкость памяти /7/.

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

1) система машинных операций ;

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

3) способы представления информации в вычислительной машине (системе).

Чем шире операционные ресурсы вычислительной машины (системы), тем шире её возможности в плане обработки информации.

Ёмкость памяти – объём хранилища программ и данных вычислительной машины (системы). Единицы измерения – бит, байт , килобайт , мегабайт , гигабайт , терабайт . Ёмкость памяти обычно кратна 2 (, где - длина адреса).

Дополнительные характеристики вычислительных машин (систем):

1) Надёжность – способность вычислительной машины (системы) 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 вычислительной машины (системы) и величиной единицы информации (байтом, словом и т.д.).

3) Достоверность – свойство информации быть правильно воспринятой. Она характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов.

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

Перейдём к рассмотрению организации вычислительных процессов в вычислительных машинах и системах.