Определение производительности компьютерной техники

Производительность компьютера определяется с помощью специальных про­граммных комплексов на базе стандартизированных методик. При применении тес­товых программных продуктов производится сравнение скорости выполнения од­нотипных процессов на различных компьютерных системах. Каждая методика при­нимает какую-либо систему за эталонную, вычисляя коэффициент соотношения данной системы и эталонной. Очевидно, что более производительной будет система или ее звено, выполнившее за меньшее время наибольший объем вычислений.

Для определения производительности компьютерной системы используется несколько единиц измерения: MIPS, MFLOPS, LINPACK, пакеты тестов корпорации SPEC, TPC, SYSmark и другие. Рассмотрим наи­более распространенные из них.

1) Единица измерения производительности процессора MIPS (миллион команд в секунду) представляет собой, как следует из названия, скорость операций в едини­цу времени, то есть более быстрые машины имеют более высокий рейтинг MIPS. Применяя систему MIPS, следует обратить внимание на зависимость данного со­отношения от набора команд процессора. Изменение величины от одной програм­мы к другой и возможность изменения производительности и величины MIPS не линейно, а зачастую и в обратной пропорции.

Причиной уменьшения рейтинга MIPS при увеличении реальной производи­тельности является использование в компьютерных системах сопроцессора для вычисления операций с плавающей точкой. Так как на одну команду с плавающей точкой требуется большее количество тактов синхронизации, чем на целочислен­ную, то операции с помощью сопроцессора выполняются за меньшее время, но, при этом, система имеет меньший рейтинг MIPS. Учитывая несовершенство MIPS, разработана система для оцен­ки производительности только операций с плавающей точкой (MFLOPS).

2) MFLOPS представляет собой единицу вычисления производительности про­цессора для научно-технических задач, измеряемую в миллионах элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных за се­кунду. В отличие от MIPS, рейтинг MFLOPS основан на количестве выполняемых операций, а не на количестве выполняемых команд, так как любая программа, работающая на различных компьютерах, будет выполнять различное количество команд, но одно и то же количество операций с плавающей точкой.

3) Другим методом оценки производительности является LINPACK или,так назы­ваемые Ливерморские циклы. LINPACK представляет собой набор фрагментов фор­тран-программ, из которых состоит реальная программная система из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (США). Существует два варианта данного метода: состоящий из 24 (большой набор) циклов или из 14 (малый набор). Данный метод характерен тем, что: во-первых, используется более 30 лет; во-вторых, используемые наборы программ являются типичными фрагментами про­грамм численных задач; в третьих, применяются различные вычислительные алго­ритмы (последовательные, сеточные, конвейерные и волновые).

4) Пакеты тестов корпорации SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation), организо­ванной в 1988 г. основаны на наиболее часто применяющихся про­граммах и характеризуют производительность процессора и подсистем памяти при однозадачном и многозадачном режимах работы. SPEC разрабатывает и доводит до пользователей пакеты тестов, измеряющих производительность компьютеров, а также публикует ежеквартальный отчет о новостях SPEC и результатах тестирования «The SPEC Newsletter».

При использовании техники данного назначения следует производить оценку про­пускной способности системы, оценить то количество заданий, которое система спо­собна выполнить за определенный интервал времени. Здесь повышение производи­тельности зависит от количества процессоров, емкости оперативной и кэш-памяти, пропускной способности шины. Тест основан на последовательном выполнении типовых программ, в результате чего вычисляется, какое количество раз данные программы смогли быть выполнены и с какой скоростью.

5) Тесты, оценивающие производительность обработки транзакций в сфере биз­неса OLTP (On-Line Transaction Processing) предложены Советом по оценке производительности обработки транзакций (ТРС — Transaction Processing Performance Council). Термин «транзакция» (transaction), с точки зрения компьютерной индустрии, означает любой вид взаимодействия или обмена информацией. С 1989 г. для оценки производительности систем, работающих в среде интен­сивно обновляемых баз данных, типичной для приложения интерактивной обра­ботки данных (OLDP — on-line data processing). Тестовые комплексы измеряют пропускную способность систе­мы в транзакциях в секунду; используются для оцен­ки производительности систем принятия решений и для оценки систем масштаба предприятия.

6) Консорциумом Business Applications Performance Corporation (BAPCo), объе­диняющим производителей персональных компьютеров, поставщиков программ­ного обеспечения, производителей микросхем и отраслевые издания, разработан набор тестов SYSmark. SYSmark 2000 измеряет производительность системы при работе с приложени­ями, которые часто используются в бизнесе.