Основные показатели вычислительных машин

 

Использование конкретной вычислительной машины имеет смысл, если ее показатели соответствуют показателям, определяемым требованиями к реализации заданных алгоритмов. В качестве основных показателей ВМ обычно рассматрива­ют: емкость памяти, быстродействие и производительность, стоимость и надежность. Остановимся только на показателях быстродействия и производительности, обычно представляющих основной интерес для пользова­телей.

Целесообразно рассматривать два вида быстродействия: номинальное и среднее. Номинальное быстродействие характеризует возможности ВМ при выполне­нии стандартной операции. В качестве стандартной обычно выбирают короткую операцию сложения. Если обозначить через τ_сл время сложения, то номинальное быстродействие определится из выражения

оп/с.

Среднее быстродействие характеризует скорость вычислений при выполнении эталонного алгоритма или некоторого класса алгоритмов. Величина среднего быстродействия зависит как от параметров ВМ, так и от параметров алгоритма и определяется соотношением

,

где Т_э — время выполнения эталонного алгоритма; N — количество операций, со­держащихся в эталонном алгоритме.

Обозначим через п_i число операций г-го типа; l — количество типов операций в алгоритме (n = 1, 2,..., l); τ_i, — время выполнения операции i-ro типа.

Время выполнения эталонного алгоритма рассчитывается по формуле:

Подставив в выражение для V_cp, получим:

.

Разделим числитель и знаменатель на N:

.

Обозначив частоту появления операции i-го типа через q_i =n_i/N , запишем окончательную формулу для расчета среднего быстродействия:

 

 

В выражении вектор {τ} характеризует систему команд ВМ, а вектор {q}, называемый частотным вектором операций, характеризует алгоритм.

Очевидно, что для эффективной реализации алгоритма необходимо стремиться к увеличению V_cp. Если V_HOM главным образом отталкивается от быстродействия элементной базы, то V_ср очень сильно зависит от оптимальности выбора команд ВМ.

Формула позволяет определить среднее быстродействие машины при реализации одного алгоритма.

Производительность ВМ оценивается количеством эталонных алгоритмов выполняемых в единицу времени:

задач/с.

Производительность при выполнении полного алгоритма оценивается по формуле

.

Производительность является более универсальным показателем, чем среднее быстродействие, поскольку в явном виде зависит от порядка прохождения задач через ВМ.