Реферат: Основные типы компьютеров

Для сравнения производительности процессоров применяются различные способы измерения. Для сравнения процессоров с одинаковой архитектурой (или близких по системе команд и совпадающих по разрядности операндов) применялся показатель, равный усредненному числу операций, выполняемых за единицу времени. Чтобы по возможности не привязываться к быстродействию памяти, операции обычно подразумевали регистровые операнды. На таком принципе построена единица измерения MIPS (MegaInstructionPerSecond), означающая число миллионов выполненных инструкций за секунду. Во времена процессоров 80/86 и 80/26 их производительность (вместе с указанием типа) достаточно четко характеризовалась тактовой частотой. В последующих моделях процессоров стали появляться довольно значительные изменения архитектуры, в результате которых тактовая частота перестала быть почти единственным фактором, определяющим производительность.

Для измерения производительности при выполнении вычислений с плавающей точкой вместо единицы MIPS применяется FLOPS (FLoatingpointOperationsPerSecond) со всеми возможными десятичными приставками – MFLOPS, GFLOPS, TFLOPS…

Для сравнения производительности 32-битных процессоров с архитектурой х86 фирма Intelв 1992 году предложила свою единицу измерения: iCOMP Index (IntelCOmparativeMicroprocessorPerformance). Эти измерения позволяют дать конечному пользователю упрощенный способ определения относительной мощности конкретного процессора. Для определения производительности определяется скорость выполнения определенной смеси 16- и 32- битных операций 4-ч категорий: целочисленных, с плавающей точкой, скорость обработки графики и видео. Измерения проводятся при установке процессора в системную плату, оптимальную для его архитектуры. Полученные относительные скорости входят в общий показатель с определенными весовыми коэффициентами. В качестве базового процессора, по отношению к которому определяются относительные скорости, был принят i486SX-25, его индекс равен 100.

i386SX-20	32	i486DX2-50	231
i386SX-25	39	i486DX-50	249
i386DX-25	49	i486DX2-66	297
i386SX-33	56	Pentium 60 МГц	510
i386DX-33	68	Pentium 66МГц	567
i486SX-20	78	Pentium 75МГц	610
i486SX-25	100	Pentium 90 МГц	735
i486DX-25	122	Pentium 100 МГц	815
i486SX-33	136	Pentium 120 МГц	1000
i486DX-33	166	Pentium 133МГц	1110

Таблица 1: Индексы производительности iCOMP Index

В 1996 году была введена новая единица: iCOMPIndex 2.0, отличающаяся набором показателей и весовыми коэффициентами, а также выбором базового процессора. Им теперь стал Pentium 120 Мгц, принятый в качестве процессора начального уровня (по прежней шкале его производительность составляла 1000 единиц). Значения индекса iCOMP 2.0 нельзя сравнивать со значениями, полученными при оценке с использованием более ранних версий iCOMP, так как использовались разные наборы тестов.

Появление нового показателя вызвано общей тенденцией преобладающего применения 32-битных операций, в результате чего из тестовой смеси исключили 16-битные инструкции.

Тип приложения	iCOMP Index	iCOMP Index 2.0
32-битное	30 %	100 %
16-битное	70 %	0 %

Таблица 2: Соотношение 16 и 32 битных приложений в iCOMP Index и iCOMP Index 2.0

Существуют три основные тенденции развития рынка и роста производительности, которые нашли свое отражение в формуле расчета производительности.

1. Развитие современных эталонных тестов, которые наилучшим образом отражают реальную работу популярных приложений.

2. Ускорение перехода к 32-битным операционным системам и приложениям на настольных системах.

3. Внедрение средств мультимедиа, телекоммуникаций и 3-мерной графики.

Значения индекса iCOMP 2.0 основаны на результатах оценки производительности процессора при выполнении целочисленных операций, операций с плавающей запятой, обработки мультимедиа. В свою очередь, оценка производительности операций с мультимедиа складывается из четырех компонентов - производительности аудиосистемы, производительности видеосистемы, производительности системы обработки изображений и производительности трехмерной графики.

В общем виде формула подсчета индекса представлена ниже:

Индекс iCOMP 2.0 дает простую относительную меру производительности. Это не эталонный тест, а совокупность результатов эталонных тестов, использованных для вычисления индекса относительной производительности процессоров. Индекс измеряет производительность на традиционных и “тяжелых” (high-end) деловых приложениях, используя тесты CINTи CFP95 от SPEC, CPUmark32 от Ziff-Davisи NortonSI32 от фирмы Symantec.

В таблице представлена информация о категории тестов, их весовых коэффициентах и значениях .

i	Категория	Тест	Коэффициент ,%	Коэффициент
1	Деловые приложения	CPUmark32	40	270
2	High-end	Norton SI32	15	32.4
3	Целочисленные вычисления	SPECint_base95	20	3.55
4	Вычисления с плавающей точкой	SPECfp_base95	5	2.19
5	Мультимедиа	Intel Media Benchmark	20	99.87

Таблица 3: Эталонные значения в iCOMP Index 2.0

Приведем таблицу, содержащую значения всех тестов, включенных в iCOMPIndex 2.0, для процессора IntelPentiumProcessor 200 MHz.

Тест	CPUmark32	Norton SI32	SPECint_ base95	SPECfp_ base95	Intel Media Benchmark
BMi	382	43.8	5.00	2.98	153.06

Таблица 4: Результаты тестов для Pentium Processor 200 MHz

Используя формулу расчета индекса iCOMPIndex 2.0, значения из таблицы 3 и таблицы 4, самостоятельно получим индекс производительности iCOMPIndex 2.0 для процессора PentiumProcessor 200 MHz.

Вычислив это выражение, получим 142,3775364. После округления, iCOMPIndex 2.0 для процессора PentiumProcessor 200 MHz равен 142.

Сравним этот ответ с табличным, приведенным в таблице 5.

Тип процессора	iCOMP Index 2.0
Pentium®Pro Processor 200MHz	220
PentiumPro Processor 180MHz	197
PentiumPro Processor 150MHz	168
PentiumProcessor 200MHz	142
PentiumProcessor 166MHz	127
PentiumProcessor 150MHz	114
PentiumProcessor 133MHz	111
PentiumProcessor 120MHz	100
PentiumProcessor 100MHz	90
PentiumProcessor 90MHz	81
PentiumProcessor 75MHz	67

Таблица 5: Индексы производительности iCOMP Index 2.0

Тесты производительности при выполнении целочисленных операций эмулируют работу пользователей с повседневными типовыми приложениями типа текстовых процессоров, электронных таблиц, финансовых, презентационных программ и др.

Традиционные наборы тестовых программ не были разработаны для измерения производительности систем при работе с современными приложениями, богатыми графикой, звуком и видео. Наборы тестовых мультимедиа-программ были специально разработаны для эмуляции работы стандартного пользователя с такими средствами, как видео MPEG1 и MPEG2, цифровой звук Dolby, файлы в формате AVI, обработка изображений или видеоконференции, а также с аналогичными приложениями, насыщенными различными данными.

Приложения, применяющие технику трехмерной визуализации, такие как игры, все чаще используют улучшенную производительность операций с плавающей точкой, чтобы поддерживать насыщенные текстуры и расширенные эффекеты освещения. Производительность операций с плавающей точкой - критический фактор для прикладных программ автоматизированного рабочего места типа CAD (CAD - Computer Aided Design).

Рассмотрим подробно тесты, составляющие iCOMPINDEX 2.0.

Производительность процессора Pentium при выполнении действий с целыми 32-разрядными числами в среде Windows иллюстрируется с помощью обычно используемых эталонных тестов Windows. Эти эталонные тесты демонстрируют высокие потенциальные возможности процессора Pentium корпорации Intel, когда на нем выполняются 32-разрядные приложения.

CPUmark32* представляет собой работающий в среде Windows 32-разрядный эталонный тест, созданный в Ziff-Davis Labs. Этот тест был разработан для измерения потенциальной производительности при выполнении будущих 32-разрядных приложений.

Norton SI32* является 32-разрядным тестом, работающим под Windows 95. Он предназначен для сравнения производительностей систем однотипной конфигурации (центральный процессор, кэш второго уровня и оперативная память) при выполнении 32-разрядных приложений. Этот эталонный тест является составной частью модуля SYSINFO*, входящего в состав Norton Utilities* for Windows 95.

На рис.1 и 2 показана производительность процессоров Pentium корпорации Intel, при выполнении этих двух популярных 32-разрядных тестов.

Рисунок 1: CPUmark32

Рисунок 2: Norton SI 32

Эталонный тест SPEC CPU95* является программным продуктом, разработанным корпорацией Standard Performance Evaluation Corp. (SPEC) — некоммерческим объединением, в которое вошли производители компьютеров, системные интеграторы, университеты, издатели, исследовательские организации и консультанты со всего мира.

Этот эталонный тест был разработан для проведения измерений производительности, чтобы можно было сравнивать скорость работы различных компьютерных систем при интенсивных вычислениях. SPEC95 состоит из двух комплектов эталонных тестов: CINT95* для измерения и сравнения производительности при интенсивных целочисленных вычислениях и CFP95* для измерения и сравнения производительности при интенсивных вычислениях с плавающей точкой. Эти два комплекта позволяют проводить на компонентном уровне эталонны тесты, измеряющие производительность центрального процессора, архитектуры памяти и компилятора.

Эталонные тесты SPEC выбираются из существующих прикладных программ и исходные коды эталонных тестов могут работать на самых разных компьютерных платформах. Каждый эталонный тест проверяется на разных платформах, что позволяет получить объективные результаты оценки производительности для конкурирующих программных и аппаратных систем.

Комплект CINT95, написанный на языке С, содержит восемь целочисленных эталонных тестов, требующих интенсивных процессорных вычислений. Он используется для измерения и подсчета следующих метрик:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--