3.4. Быстродействие процессора
Быстродействие процессора — это одна из важнейших его характеристик, определяющая эффективность работы всей микропроцессорной системы в целом. Быстродействие процессора зависит от множества факторов, что затрудняет сравнение быстродействия даже разных процессоров внутри одного семейства, не говоря уже о процессорах разных фирм и разного назначения.
Прежде всего, быстродействие зависит от тактовой частоты процессора. Все операции внутри процессора выполняются синхронно, тактируются единым тактовым сигналом. Понятно, что чем больше тактовая частота, тем быстрее работает процессор, причем, например, двукратное увеличение тактовой частоты какого-то процессора снижает вдвое время выполнения команд этим процессором.
Однако надо учитывать, что разные процессоры выполняют одинаковые команды за разное количество тактов, причем количество тактов, затрачиваемых на команду, может изменяться от одного такта до десятков или даже сотен. В некоторых процессорах за счет распараллеливания микроопераций на команду тратится даже меньше одного такта.
Количество тактов, затрачиваемых на выполнение команды, зависит от сложности этой команды и от методов адресации операндов. Например, быстрее всего (за меньшее число тактов) выполняются команды пересылки данных между внутренними регистрами процессора. Медленнее всего (за большое число тактов) выполняются сложные арифметические команды с плавающей запятой, операнды которых хранятся в памяти.
Первоначально для количественной оценки производительности процессоров применялась единица измерения MIPS (Mega Instruction Per Second), соответствовавшая количеству миллионов выполняемых инструкций (команд) за секунду. Естественно, изготовители микропроцессоров старались ориентироваться на самые быстрые команды. Понятно, что подобный показатель не слишком удачен. Для измерения производительности при выполнении вычислений с плавающей запятой (точкой) чуть позже была предложена единица FLOPS (Floating point Operations Per Second), но она по определению узкоспециальная, так как в некоторых системах операции с плавающей запятой просто не используются.
Другой аналогичный показатель быстродействия процессора — время выполнения коротких (быстрых) операций. Для примера в таблице 3.1 представлены показатели быстродействия нескольких 8-разрядных и 16-разрядных процессоров. В настоящее время этот показатель практически не используется, как и MIPS.
Время выполнения команд — важный, но далеко не единственный фактор, определяющий быстродействие. Большое значение имеет также структура системы команд процессора. Например, некоторым процессорам для выполнения какой-то операции понадобится одна команда, а другим процессорам — несколько команд. Какие-то процессоры имеют систему команд, позволяющую быстро решать задачи одного типа, а какие-то — задачи другого типа. Важны и методы адресации, разрешенные в данном процессоре, и наличие сегментирования памяти, и способы взаимодействия процессора с устройствами ввода/вывода и т.д.
Существенно влияет на быстродействие системы в целом и то, как процессор общается с памятью команд и памятью данных, применяется ли совмещение выборки команд из памяти с выполнением ранее выбранных команд.
Быстродействие системы в целом определяется также и разрядностью процессора. Например, 8-разрядный процессор будет медленнее пересылать и обрабатывать большие массивы данных, чем 16-разрядный процессор. Точно так же 16-разрядный процессор будет значительно медленнее работать с большими числами (большими, чем 65536), чем 32-разрядный процессор.
При высокой сложности решаемых задач быстродействие системы зависит и от общего объема системной памяти. Ведь если системной памяти мало, системе приходится сохранять данные во внешней памяти (например, на магнитном диске), а это очень сильно (на несколько порядков) замедляет работу. Так что разрядность шины адреса процессора тоже важна.
Поэтому количественные показатели производительности процессоров очень условны, они лишь косвенно характеризуют быстродействие системы на базе этого процессора. Тем не менее, некоторые производители предлагают количественные показатели для своих процессоров, которые характеризуют время выполнения специально составленных тестовых программ, содержащих самые различные команды в тех или иных соотношениях.
Точная оценка быстродействия процессора возможна только в составе конкретной системы при решении определенной задачи. Но все перечисленные здесь факторы можно и нужно учитывать при выборе процессора. А количественные показатели помогают сделать выбор.
Будни сисадмина #4. Что такое производительность процессора
На фото разные модели. Это было десять лет назад и тут лишь часть его тогдашней коллекции. За последующие десять лет выпустили еще больше процессоров.
На сегодняшний день все еще активно используются сотни моделей процессоров разных поколений и годов выпуска. Например, в ходу компьютеры с сокетом LGA775(2004-2011 г.), а процессоров под этот разъем выпущено более 70-ти моделей.
Для того, что бы разобраться во всем этом океане процессоров и выяснить, какой работает быстрее, а какой медленнее, нужно знать производительность процессора.
Производительность процессора это количество выполняемых им операций в единицу времени.
Но во время работы процессор выполняет разные операции, на одни нужно больше времени, на другие меньше. Плюс к этому, приходится учитывать разные т.н. «расширенные инструкции», которые позволяют выполнять некоторые специальные задачи значительно быстрее.
Все эти сложности приводят к тому, что нельзя просто взять и сказать: этот проц делает миллион операций в сек, а вон тот делает полтора миллиона. Так как неизбежно возникнет вопрос: а какие операции вы считали, а почему считали именно эти?
Поэтому для расчета ПП применяются специальные тестовые программы-бенчмарки, которые дают на процессор сбалансированную нагрузку.
Результатом тестирования бенчмарком является некоторое число, которое формально не является ПП, а лишь характеризует его. Но везде для простоты указывается, что бенчмарки определяют именно ПП. В дальнейшем под ПП я буду подразумевать результат тестирования процессора бенчмарком.
Впрочем, это все схоластика, а нас интересует практика.
Производительность процессора с точки зрения практики
Грубо говоря, ПП, определяемая через бенчмарк, это скорость работы процессора, а значит(грубо) и компьютера в целом.
Благодаря ПП, можно выстроить все модели процессора в ряд от самого медленного до самого быстрого.
Это знание дает следующее:
1. Можно определить, какой ПП на данный момент достаточно для типовых применений компьютеров- офисного, домашнего, игрового, «печатающей машинки», для работы с графикой и т.д.
2. Можно определить, какую выгоду принесет апгрейд ПК и стоит ли проводить этот апгрейд.
3. Можно определить, что у ПК есть аппаратные или программные проблемы- если он работает медленнее, чем должен, исходя из ПП.
Существует много сайтов, где можно посмотреть ПП. Лично я использую данные сайта cpubenchmark.net, их и буду приводить в статье.
Самым распространенным типом ПК по применению является т.н. «офисный» или «домашний без игр».
Это когда комп используется для того, что бы вести деловую переписку, глядеть на котиков, крутить ютуб, разговаривать через скайп, смотреть видосики, рисовать несложные фотожабы на недругов, гонять в старенькие игрушки, смотреть сериалы онлайн без регистрации и смс после работы, открыть 30 вкладок в Хроме, содержать Аваст и т.д.
По моим наблюдениям, для такого офисного или домашнего ПК сейчас хватает производительности процессора E5400 или 1597 баллов.
Я держу руку на пульсе- именно такой ПК стоит у меня дома и его мне хватает.
Вот моя личная шкала оценки ПП по применению ПК:
Конечно, со временем лимиты будут двигаться вправо. Но ближайшие 3 года синяя зона все еще будет начинаться на участках LGA775 и sAM2+.
Возможно, прямо сейчас кто-то напишет, что все неправда и E5400 нужно сдать в утиль, потому что у него даже в хроме тормозит. На это я бы ответил так: дорогой мой, если у тебя тормозит все, что ниже i3, значит компьютеры пребывают в запустении. Для начала их нужно пропылесосить, заменить вздувшиеся конденсаторы(в блоках питания тоже), наладить охлаждение мостов и сделать еще много специального.
Перейдем к упражнениям
У тёти Розы дома стоит десятилетний компьютер и дико тормозит. Тётя просит «что-то сделать». Ей надо через комп сидеть в одноклассниках, смотреть погоду и разговаривать с детьми по скайпу.
Нужно определить целесообразность замены процессора или покупки нового системного блока. Результат должен быть оптимален по соотношению цена/задачи.
Примем, что в остальном тётин ПК находится в идеальном состоянии и будет работать вечно.
Конфигурация ПК: MB Biostar A780L, CPU LE-1200.
1. Производительность LE-1200 равна 528 баллов. Текущий статус ПК- печатающая машинка, тётя объективно страдает.
2. Смотрим список процессоров, поддерживающих указанной МП,
3. Проверяем лучший из совместимых- Phenom II X4 945. ПП равна 3665 баллов. Ого, тётя будет летать!
4. Процессор стоит 35$. Половина пенсии, если тётя живет на Украине. Ищем процессор помедленнее, но дешевле.
5. Находим Athlon II X2 250. Производительность 1743 балла, цена 5$.
Покупаем за 5$ процессор Athlon II X2 250 и ставим в комп, теперь из статуса печатающей машинки он превратился в обычный домашний ПК. Тётя Роза счастлива.
Домашнее задание
Вы сисадмин на предприятии, в зоне вашей ответственности 150 ПК. Или 300. Или 1000, не важно. За этими компьютерами работают разные специалисты: клерки, бухгалтеры, начальники среднего звена, конструкторы, менеджеры и т.д. Отовсюду слышны стоны, они уже докатились до руководства.
Нужно определить, какие ПК имеет смысл апгрейдить, а какие уже невозможно модернизировать. Бюджет ограничен и хитрожопое «надо всё выкинуть и купить новое» не проканает.
Если сисадмин ведет учет компьютерной техники, как я рекомендовал в прошлых беседах, то не будет проблем быстро отсортировать все ПК по трем категориям:
-ПК актуален, апгрейд не нужен
-ПК устарел, апгрейд целесообразен
-ПК устарел, апгрейд не имеет смысла
Это если вы не считаете вслед за @PSA1974, что
Тогда могут возникнуть трудности, да.
Пожалуй, в следующий раз я напишу спин-офф под названием «Я вам не завхоз».
Краткая аннотация: сисадмин Тяпкин главный по компьютерам. Его вызывает зам. Носорогов и просит подготовить служебную записку о состоянии компьютерного парка и расходах на его модернизацию. Тяпкин не ведет учет техники, ее состав представляет крайне смутно. Сможет ли Тяпкин отстоять святое право не быть компьютерным завхозом или его таки одолеет административный ресурс зама Носорогова? Производственная драма, захватывающий сюжет, головокружительная интрига.
1.2K поста 16.7K подписчика
Правила сообщества
# mount -o remount,rw /sysadmins_league
— # mount /dev/good_story /sysodmins_league
— # mount /dev/photo_it /sysodmins_league
— # mount /dev/best_practice /sysodmins_league
— # mount /dev/tutorial /sysodmins_league
на удивление адекватный пост после довольно странных предыдущих.
Однако, замечу что определять производительность компьютера ТОЛЬКО исходя из бенчмарка цпу не очень корректно. Возможно, у тебя i7 топчик, но всё тупит и дизайнер с фотошопом/конструктор с автокадом стонет, несмотря на заоблачные баллы. Ещё бы, ведь каким-то чудом у него в компе оказался IDE диск и памяти всего 4 гига одной планкой.
я оценил заботу и экономность автора, тем не менее факт остаётся фактом. Замена кондёров, пылесос, замена термопасты и водяное охлаждение с притоком из водопровода, плашки памяти и процы с алиэкспресса/авито, урезание и оптимизация винды. не спасут реально устаревший комп, а лишь немного оттянут его участь. Софт становится всё жирнее и безобразнее, особенно интернет. Если в штате есть админ с кучей свободного времени — пусть повозится. Если нет, адекватнее будет апгрейднуть это барахло на что-то другое.
раз уж сказал, что в штате люди с различным профилем и требованием к технике, то должна быть категория
например прогеры, инженеры с когда-то мощными машинами могут их отдать под офисные компы, а получить что-то с адекватной производительностью
Если сисадмин крупного предприятия с парком из нескольких сотен машин выбирает процы с помощью бенчмарков — стоны слышны явно не просто так))))))) Ну не дают эти бенчи никакой реальной картины.
это пост не админа, а зануды и сборщика. хорошо, стоит крутой проц, но пара гиг оперативки и дохлый винт, который win95 помнит, и чего? а ничего, попиарили процы и в кусты? а дособирать комп не пробовал, заумник?
В целом он есть
Взято из телеграмма — Инкогнито
Типичный день СисАдмина
Взято из телеграмма — Инкогнито
Happy SysAdmin Day
Сегодня День Сисадмина!
День, чтобы сказать спасибо людям, стоящим за сложной технической инфраструктурой компании, которая просто работает для многих других людей. Потому что они делают чертовски хорошую работу и часто получают слишком мало похвалы! Потому что когда инфраструктурные службы работают в штатном режиме, мало кто задумывается — почему так.
По этой причине я желаю администраторам отличного дня и надеюсь, что вы сможете начать спокойные выходные!
Всем стабильного коннекта и благодарных пользователей!
Моя будущая работа
Все делятся своей работой, а я будущей =) Защитил диплом на тему «Анализ, реструктуризация и организация отказоустойчивого кластера сетевой инфраструктуры» и получил специальность «Сетевое и системное администрирование»
С детства любил копаться в компьютерах и вот к чему это привело)
Ответ на пост «Моя работа»
А знаете что? Пожалуй сис админы тоже будут на этой волне.
Я Вас категорически приветствую ))
Обычный рабочий день в серверной
Создание сети из нескольких принтеров
Привет уважаемым повелителями компьютеров! Я пришла просить о помощи, это мой первый пост, и я не сисадмин, поэтому могу грубо ошибаться в описаниях.
Задачка такая: есть мастерская-микро-типография, в ней 3 принтера с разными функциями (HP, Epson, Godex — для лент), плоттер (Silhouette Cameo) и пара ноутбуков. Необходимо с помощью роутера/принт-сервера (?) создать такую сеть, по которой с каждого из ноутов можно будет обратиться к любому из перечисленных устройств.
Я не сразу пришла к вам с этой проблемой. Я читала статьи, и в основном там даётся рецепт для одного принтера и множества компов. Я писала людям, знакомым с ремонтом офисной техники и компьютеров. И либо я не умею объяснять, либо эта задача не решаема с помощью их знаний.
Решение нужно средне-бюджетное (без роутеров за 20к), но стабильное, без сомнительных костылей.
Я понимаю, что любая работа и консультация стоит денег. Поэтому, если вы готовы проконсультировать удаленно и расписать рабочую схему — напишите, сколько такая консультация стоит. Если вы находитесь в Иркутске и готовы сделать всё руками — это вариант идеальный.
Ад сисадмина
Задолбался. ))
Работаю в ИТ давно, последние несколько лет в отделе технической поддержки.
Дык, вот вопрос:
Как иногда выключать сисадминскую ауру?
Я не могу иногда продиагностировать проблемы у пользователей, так как при мне всё работает. ))
Системный администратор. Начало
Довольно продолжительное время искала работу в своем маленьком городе, где либо кассиром в пятерку, либо по знакомству. Нашла вакансию совершенно случайно — системным администратором школ, да еще и без опыта работы. Компы люблю, ковыряться в них тоже.
К сожалению, есть пробелы в знаниях локальных сетей. Предыдущий системный админ дела не передал, не передал паролей от коммутаторов. И вообще я его ни разу не видела. Схему сети худо-бедно накидали с приглашенным специалистом. Также имеем школьный Ростелеком (точнее он нас имеет), камеры видеонаблюдения и прочую нечисть в виде ФИСов, ЕИСов и тд. А, и ремонт части здания в разгаре в одной школе. Мрак, одним словом.
С одной стороны вакансия супер для моего городка и по мне работка. С другой — как только встает вопрос о медленном инете в какой-то из школ или того хуже, его отсутствия — со мной каждый раз случается микро инфаркт. Помочь особо некому. С месяц ковыряюсь. Информации в гугле много. Порекомендуйте, пожалуйста, адекватный ресурс для чайников. Начну с изучения мат части.
Типичный нашальник
Ответ на пост «Будни эникея, или как нам мешают жить важные вещи»
Сижу, работаю, никого не трогаю. Прибегает испуганный сотрудник (
С: Памагитиии!! Всё пропало!
Я: Что именно пропало?
С: Всё! Я что-то нажал и у меня виндоус пропал, фаилы пропали, пуск пропал. Только интернет есть и больше ничего! Я там что-то делал и оно тоже пропало.
Я впадаю в ступор и иду смотреть какого же кракена он вызвал. Издалека вижу браузер в полноэкранном режиме. Подхожу, в развороте нажимаю F11 и иду обратно к своему месту.
С: Что это было? Как ты это сделал?!
Я: Магия, Леха! Всего лишь магия.
Потом конечно пришлось объяснить, но для него я так и остался колдуном.
Будни эникея, или как нам мешают жить важные вещи
По работе своей я сисадмин\эникей\любая линия техподдержки. Город маленький.
Как то звонит мне заведующая, и горланит. Диалог был такой.
З — spikeATTACK, само все нажимается, если успеваю перевести мышкой на окно в 1с, то пишет везде И Т Ь и пробелы. Помоги.
Я — Что на клаве лежит? Убери.
З — Ничего нет! Надо новую клаву, это сломалась, приезжай срочно, товар пришел, завести не могу.
Я — Еще раз, убери.
*Пауза секунд 10*
З — Извини, это моя грудь лежала на ней.
Уверен, что боян, т.к. такие ситуации были у каждого эникея за его работу)
У клавиатуры раскрылась чакра, пришлось закрывать
У пользователя случилось нечто: Left Shift ни с того, ни с сего при нажатии начал набирать по три нуля. А Left Alt начал понижать громкость на компьютере. По началу думал, что залипание клавиш, но нет. Потом подумал на какой-то вирус — тоже нет, ибо протестировал клавиатуру на другой машине, а проблема осталась.
Тогда я скачал ПО «SharpKey» и принялся танцевать с бубном. Для начала отключил клавишу Volume Down (это при том, что такой клавиши на клавиатуре, в принципе, нет; вместо неё FN + F2) — помогло. Потом отключил клавишу 0 — теперь Left Shift не печатал три нуля, и работал в штатном режиме.
Далее NumPad 0 перепрограммировал на 0. По началу думал, что, по логике вещей, Left Shift опять начнёт набирать три нуля, но нет.
Проблема была решена на программном уровне. Итогом танца с бубном стала потеря лишь клавиши NumPad 0 — теперь она, как писал выше, выполняет функцию обычного 0.
В общем, это был интересный и странный опыт. Пишу пост в надежде, что кому-то, в случае чего, поможет.
UPD: благодаря @Zerg.40 все костыли убраны и проблема решена на физическом уровне. Указанный пользователь Пикабу поделился очень полезной ссылкой: https://m.habr.com/ru/post/394585/ о устройстве клавиатуры и фантомных нажатиях.
Когда нет денег в бухгалтерии
Бюджетный пылевой фильтр))) отлично показал себя в работе, чистить сервак намного легче теперь)))
Внутренности этого мамонта:
Ответ на пост «Как (НЕ) нужно включать патч-корды»
На моем прошлом месте работы, офис располагался сразу на нескольких этажах.
Пятый этаж занимало розничное подразделение компании. Четвертый — управляющая компания + опт. На третьем была бухгалтерия, мы (IT-отдел) и отдел кадров.
Серверная наша, была оборудована простыми 24 и 48-портовыми неуправляемыми свитчами. Тогда еще мы не смогли убедить руководство в покупке нормального оборудования.
Однажды, внезапно по всему офису отвалилась сеть. Везде.
Сначала мы всем отделом грешили на старые дешевые и глючные 5 и 8 — портовые свитчи Canyon, кои валялись в некоторых кабинетах, из-за нехватки стационарных розеток, и раз в месяц-полтора доставляли хлопот, в виде обязательной перезагрузки.
Мы все встали, пошли по этажам, где есть эти свитчи, и все их выкл\вкл. Но это не помогло — сеть лежала, и подниматься не собиралась.
Методом тыка и перебора, мы стали отключать сегменты сети в серверной, чтоб выявить, кто флудит в сеть, и обнаружили, что проблема в рознице, на пятом этаже. Мы обшарили все кабинеты и все розетки, но тщетно. Последняя надежда — это кабинет «местного» IT-отдела, в самом конце коридора. Да, у них были и свои эникейщики, но работали они под нашим руководством.
Пришли мы к ним, описываем ситуацию — никто ничего не знает, не в курсе. Все что они могли нам сказать — это «просто перестал работать интернет». И тут мой взгляд падает на сетевую розетку на стене, возле одного из столов.
Да-да, как вы догадались, кто-то из этих умников втыкнул патч-корд двумя концами в розетку, создав таким образом петлю. Мы долго ругались и матюкались.
Этот случай позволил нам убедить руководство компании сделать хотя-бы небольшой апгрейд нашей серверной, и мы перешли на управляемые свитчи. Но до апгрейда терминальных и SQL-серваков было еще далеко, и «это уже другая история» (с)
История моя, тег #моё
Что такое быстродействие процессора
Быстродействие процессора — это одна из важнейших характеристик компьютера, которая определяет скорость его работы и способность обрабатывать большие объемы данных за короткое время. Именно от быстродействия процессора зависит, насколько быстро компьютер реагирует на команды пользователя и выполняет различные задачи.
Основным показателем быстродействия процессора является тактовая частота, которая измеряется в герцах (ГГц). Чем выше тактовая частота, тем быстрее работает процессор, выполняя все операции. Однако, следует учитывать, что быстродействие процессора также зависит от его архитектуры, количества ядер и размера кэш-памяти.
Быстродействие процессора имеет огромное значение во многих областях, особенно в сфере информационных технологий. Например, быстрая работа процессора позволяет выполнять сложные задачи, такие как обработка видео, рендеринг 3D-графики, расчеты в научных и математических программах, игры и многие другие.
В современном мире, где время — это деньги, быстродействие процессора становится все более важным фактором. Быстрый и мощный процессор позволяет работать с большими объемами данных, увеличивать производительность и повышать эффективность работы.
Кроме того, быстродействие процессора также влияет на загрузку и работу приложений, мультимедийные возможности компьютера, а также на общую производительность системы. Поэтому, при выборе компьютера или ноутбука, следует обратить внимание на быстродействие процессора и выбрать наиболее подходящую модель.
Определение и суть
Быстродействие процессора имеет огромное значение в современных компьютерах и мобильных устройствах. Все приложения, игры, вычисления и другие задачи требуют обработки информации процессором. Чем мощнее и быстрее процессор, тем быстрее выполняются эти задачи.
Быстродействие процессора напрямую влияет на производительность всего компьютера и его способность эффективно выполнять сложные задачи. Оно важно как для повседневного использования, так и для решения профессиональных задач в области программирования, дизайна, видеомонтажа и т.д.
Роль в компьютере
Основная роль процессора заключается в выполнении операций с данными. Он получает информацию из оперативной памяти и обрабатывает ее с помощью арифметических и логических операций. Затем он передает результат обратно в память или другие устройства.
Процессор также отвечает за выполнение инструкций программ. Он интерпретирует команды, записанные в памяти, и выполняет соответствующие действия. Он читает информацию из внешних устройств, записывает данные на них и координирует работу с периферийными устройствами, такими как клавиатура и мышь.
Одна из основных задач процессора — управление выполнением программ. Он определяет, какие операции выполнять и в каком порядке. Он также следит за тем, чтобы разные задачи выполнялись последовательно и позволял переключаться между ними, чтобы пользователь мог работать с разными программами одновременно.
Процессор также играет важную роль в оптимизации работы системы. Он может анализировать и прогнозировать потребность в ресурсах и распределять их эффективно. Он может также управлять потреблением энергии, регулируя скорость работы и переходя в режим сниженного энергопотребления при необходимости.
Итак, процессор выполняет множество задач, связанных с обработкой информации и управлением работой системы. Качество и быстродействие процессора напрямую влияют на производительность компьютера и его способность выполнять сложные задачи. Поэтому выбор правильного процессора является ключевым для достижения максимальной производительности.
Влияние на производительность
Быстродействие процессора играет важную роль в оптимизации работы компьютера. Чем выше скорость процессора, тем быстрее компьютер может выполнять вычисления и обрабатывать данные. Это особенно важно при работе с требовательными задачами, такими как редактирование видео, обработка больших объемов данных или запуск сложных игр.
Кроме того, быстродействие процессора также оказывает влияние на многие аспекты повседневного использования компьютера. Например, время загрузки операционной системы и программ, отклик компьютера на команды пользователя, открытие и сохранение файлов — все это зависит от производительности процессора.
Однако, не следует забывать, что производительность компьютера зависит не только от процессора. Ряд других факторов, таких как объем оперативной памяти, тип и скорость жесткого диска, также могут оказывать влияние на общую производительность системы. Чтобы достичь наилучших результатов, важно балансировать все компоненты компьютера и выбирать их в соответствии с требованиями задачи.
Вывод: Быстродействие процессора играет ключевую роль в оптимизации работы компьютера. Чем выше его скорость, тем быстрее компьютер может выполнять вычисления и обрабатывать данные. Однако, чтобы достичь наилучшей производительности, важно учитывать и другие факторы, влияющие на работу компьютера.
Система команд процессора
Быстродействие процессора — это одна из важнейших его характеристик, определяющая эффективность работы всей микропроцессорной системы в целом. Быстродействие процессора зависит от множества факторов, что затрудняет сравнение быстродействия даже разных процессоров внутри одного семейства, не говоря уже о процессорах разных фирм и разного назначения.
Выделим важнейшие факторы, влияющие на быстродействие процессора.
Прежде всего, быстродействие зависит от тактовой частоты процессора. Все операции внутри процессора выполняются синхронно, тактируются единым тактовым сигналом. Понятно, что чем больше тактовая частота , тем быстрее работает процессор , причем, например, двукратное увеличение тактовой частоты какого-то процессора снижает вдвое время выполнения команд этим процессором.
Однако надо учитывать, что разные процессоры выполняют одинаковые команды за разное количество тактов, причем количество тактов, затрачиваемых на команду, может изменяться от одного такта до десятков или даже сотен. В некоторых процессорах за счет распараллеливания микроопераций на команду тратится даже меньше одного такта.
Количество тактов, затрачиваемых на выполнение команды, зависит от сложности этой команды и от методов адресации операндов. Например, быстрее всего (за меньшее число тактов) выполняются команды пересылки данных между внутренними регистрами процессора. Медленнее всего (за большое число тактов) выполняются сложные арифметические команды с плавающей запятой , операнды которых хранятся в памяти.
Первоначально для количественной оценки производительности процессоров применялась единица измерения MIPS (Mega Instruction Per Second ), соответствовавшая количеству миллионов выполняемых инструкций (команд) за секунду. Естественно, изготовители микропроцессоров старались ориентироваться на самые быстрые команды. Понятно, что подобный показатель не слишком удачен. Для измерения производительности при выполнении вычислений с плавающей запятой (точкой) чуть позже была предложена единица FLOPS ( Floating point Operations Per Second ), но она по определению узкоспециальная, так как в некоторых системах операции с плавающей запятой просто не используются.
Другой аналогичный показатель быстродействия процессора — время выполнения коротких (быстрых) операций. Для примера в таблице 3.1 представлены показатели быстродействия нескольких 8-разрядных и 16-разрядных процессоров. В настоящее время этот показатель практически не используется, как и MIPS .
Время выполнения команд — важный, но далеко не единственный фактор, определяющий быстродействие . Большое значение имеет также структура системы команд процессора. Например, некоторым процессорам для выполнения какой-то операции понадобится одна команда , а другим процессорам — несколько команд. Какие-то процессоры имеют систему команд, позволяющую быстро решать задачи одного типа, а какие-то — задачи другого типа. Важны и методы адресации , разрешенные в данном процессоре, и наличие сегментирования памяти, и способы взаимодействия процессора с устройствами ввода/вывода и т.д.
Существенно влияет на быстродействие системы в целом и то, как процессор «общается» с памятью команд и памятью данных, применяется ли совмещение выборки команд из памяти с выполнением ранее выбранных команд.
| Процессор | 8085 | 6800 | 68000 | 8086 |
|---|---|---|---|---|
| Фирма | Intel | Motorola | Motorola | Intel |
| Разрядность | 8 | 8 | 16 | 16 |
| Количество команд | 80 | 72 | 61 | 133 |
| Тактовая частота, МГц | 3 | 1 | 8 | 5 |
| Время выполнения коротких операций, мкс | 1,3 | 2 | 0,5 | 0,4 |
Быстродействие системы в целом определяется также и разрядностью процессора. Например, 8-разрядный процессор будет медленнее пересылать и обрабатывать большие массивы данных, чем 16-разрядный процессор . Точно так же 16-разрядный процессор будет значительно медленнее работать с большими числами (большими, чем 65536), чем 32-разрядный процессор .
При высокой сложности решаемых задач быстродействие системы зависит и от общего объема системной памяти. Ведь если системной памяти мало, системе приходится сохранять данные во внешней памяти (например, на магнитном диске), а это очень сильно (на несколько порядков) замедляет работу. Так что разрядность шины адреса процессора тоже важна.
Поэтому количественные показатели производительности процессоров очень условны, они лишь косвенно характеризуют быстродействие системы на базе этого процессора. Тем не менее, некоторые производители предлагают количественные показатели для своих процессоров, которые характеризуют время выполнения специально составленных тестовых программ , содержащих самые различные команды в тех или иных соотношениях.
Так, для сравнения производительности 32-разрядных процессоров фирма Intel, производящая процессоры для персональных компьютеров, в 1992 году предложила свою единицу измерения iCOMP Index (Intel COmparative Microprocessor Performance ). Для вычисления этого показателя используется смесь 16- и 32-битных целочисленных команд, команд с плавающей точкой, команд обработки графики и видео. В качестве базового взят процессор i486SX-25, чей индекс принят равным 100. В Таблице 3.2 приведены индексы iCOMP для некоторых процессоров фирмы Intel. Как видно из таблицы, за счет более развитой архитектуры процессоры семейства 486 всегда быстрее процессоров семейства 386, а любой Pentium быстрее любого процессора из семейства 486. Тактовая частота (указана в таблице через черточку) определяет производительность только в пределах одного семейства. В 1996 году разработчиками Intel был предложен другой показатель — iCOMP Index 2.0, для вычисления которого не используются 16-разрядные команды, зато введен мультимедийный тест, а за базу взят Pentium-120, чей индекс принят равным 100. В таблице 3.3 представлены эти показатели для некоторых типов процессоров Intel.
При этом надо учитывать, что измерения проводятся в составе системы, настроенной на максимальное быстродействие именно данных процессоров, и только самой фирмой Intel.
Ценность этих показателей и всех им подобных не слишком велика. Для конкретного компьютера и разных процессоров величина показателя может предоставить вполне объективные данные, позволяющие оценить, например, целесообразность замены процессора на более мощный. Но усредненность показателей iCOMP не позволяет точно сказать, как будет себя вести процессор в различных задачах, которые ориентированы на преимущественное использование разных типов команд .
| i486SX-25 | 100 | i486DX4-100 | 435 |
| i386DX-33 | 56 | Pentium-60 | 510 |
| i486SX-33 | 136 | Pentium-100 | 815 |
| i486DX2-66 | 297 | Pentium-133 | 1110 |
| Pentium-100 | 90 | Pentium MMX -166 | 160 |
| Pentium-120 | 100 | Pentium MMX -233 | 203 |
| Pentium-150 | 114 | Pentium Pro -200 | 220 |
| Pentium-200 | 142 | Pentium II-266 | 303 |
Точная оценка быстродействия процессора возможна только в составе конкретной системы при решении определенной задачи. Но все перечисленные здесь факторы можно и нужно учитывать при выборе процессора. А количественные показатели помогают сделать выбор.