1-2 Основные характеристики ЭВМ

Основные характеристики ЭВМ
За время существования компьютеров было разработано несколько сотен моделей ЭВМ.
Некоторые получили большое распространение и повлияли на развитие современной
компьютерной техники, другие давно забыты. Но у всех этих машин был сходный
перечень основных характеристик.
Общим и наиболее важными параметром для всех компьютеров является
быстродействие. Оно часто измеряется в единицах, которые называются ФЛОПС –
количество арифметических операций в секунду. Первые ЭВМ имели быстродействие в
несколько сотен ФЛОПС, современные суперЭВМ достигают скорости в несколько
десятков ТераФЛОПС. Единицы кратности:
МФЛОПС (МегаФЛОПС) - 1 миллион арифметических операций в секунду;
ГФЛОПС (ГигаФЛОПС) - 1 миллиард арифметических операций в секунду;
ТФЛОПС (ТераФЛОПС) - 1 триллион арифметических операций в секунду
Быстродействие ЭВМ определяется более частными техническими характеристиками
основных узлов (процессора, ОЗУ, шин и т.д.).
На быстродействие компьютера непосредственным образом влияет процессор. Его
характеристикой является тактовая частота. Любая операция процессора состоит из
отдельных элементарных действий – тактов. Чем чаще следуют такты, тем быстрее будет
выполнена операция, состоящая из фиксированного числа тактов. Тактовая частота
определяется количеством импульсов в секунду и измеряется в Герцах (количество
импульсов за 1 сек). Она имеет ту же кратность, что и ФЛОПС, т.е. МГц (МегаГерц), ГГц
(ГигаГерц).
Еще одной характеристикой процессора является разрядность. Под разрядностью
обычно понимают число одновременно обрабатываемых процессором битов. Первый
процессор Intel-4004 имел разрядность 4 бита, сейчас современные персональные
компьютеры оснащаются 64-битными процессорами.
В последних моделях процессоров появилась встоенная КЭШ - память, объем и
структура которой сильно влияют на быстродействие ЭВМ.
Кроме процессора разрядность имеют и шины компьютера (шина данных и шина
адреса). Разрядность шины данных влияет на длину обрабатываемых данных, а
разрядность шины адреса определяет максимальный объем памяти, с которым способен
работать процессор. Она может быть вычислена по формуле - 2 в степени R (R –
разрядность шины адреса). Размер оперативной памяти (ОЗУ) так же влияет на
быстродействие компьютера. Память измеряется в байтах (единицы кратности: Мбайт,
Гбайт, Тбайт). Первые персональные ЭВМ имели до 64 Кбайт ОЗУ, сейчас эта величина
колеблется от сотен Мбайт в недорогих машинах до десятков Тбайт в суперЭВМ.
Для долговременного хранения необходимой компьютеру информации оперативная
память не подходит. Здесь нужна более объемная внешняя память (ВЗУ), способная
сохранять информацию при отключенном электропитании. В характеристику ЭВМ входят
основные параметры ВЗУ- тип, время доступа и емкость. Для персональных
компьютеров объем внешней памяти сейчас составляет десятки и сотни Гбайт, а для
суперЭВМ - десятки и сотни Тбайт.
Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ, не обеспечивает достоверных
оценок. Очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней
производительность. Производительность это объем работы, осуществляемой ЭВМ в
единицу времени. В целом оценка производительности ЭВМ является сложной задачей.
На производительность ЭВМ оказывает влияние очень много факторов : тип задачи,
число тех или иных операций при ее выполнении, стиль управления и др. Поэтому
производительность ЭВМ оценивается по выполнению смеси команд, формируемых
путем анализа частоты использования разного рода команд при решении достаточно
широкого класса задач. На основании такого анализа каждой команде присваивают
определенный весовой коэффициент. В настоящее время наиболее признанной является
смесь Гибсона. Применяются также относительные характеристики производительности.
Фирма Intel для оценки процессоров предложила тест, получивший название индекс
iCOMP (Intel Comparative Microprocessor Performance). При его определении учитываются
четыре главных аспекта производительности : работа с целыми числами, с плавающей
запятой, графикой и видео. Данные имеют 16- и 32-разрядное представление. Каждый из
восьми параметров при вычислении участвует со своим весовым коэффициентом,
определяемым по усредненному соотношению между этими операциями в реальных
задачах.
Кроме технических показателей ЭВМ характеризуется эффективностью и
надежностью при эксплуатации. Показатель эффективности определяется отношением
производительности к стоимости изготовления и эксплуатации ЭВМ. Надежность это
способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение
заданного периода времени. Она определяется вероятностью безотказной работы ЭВМ в
течении определенного периода времени. Высокая надежность ЭВМ закладывается в
процессе ее производства. Применеие сверхбольших интегральных схем (СБИС) резко
сокращает число используемых интегральных схем, а значит, и число их соединений друг
с другом. Модульный принцип построения позволяет легко проверять и контролировать
работу всех устройств, проводить диагностику и устранение неисправностей.
Необходимо учитывать, что элементная база компьютеров развивается с большой
скоростью, и сегодняшние стандарты для больших ЭВМ через несколько лет могут стать
стандартами для персональных компьютеров.