 |
Критерии эффективности вычислительных машин
|
|
|
|
ЭВМ и периферийные устройства
Лектор: доц. Осмоналиев А.Б.
Лекция 12. (2 часа)
Тема: Основные показатели вычислительных машин. Быстродействие. Критерии эффективности вычислительных машин.
Нормализация частных показателей
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 [25]. Здесь мы остановимся только на показателях быстродействия и производительности, обычно представляющих основной интерес для пользователей.
Быстродействие
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 tсл время сложения, то номинальное быстродействие определится из выражения
νном = 
(12.1)
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
νср = 
(12.2)
где Тэ — время выполнения эталонного алгоритма; N — количество операций, содержащихся в эталонном алгоритме.
Обозначим через ni число операций i -го типа; l - количество типов операций в (l = 1, 2,..., N), τi — время выполнения операции i -го типа.
|
|
|
Время выполнения эталонного алгоритма рассчитывается по формуле:
Tэ = 
(12.3)
Подставляя это в (12.2) получим
νср = 
Разделим числитель и знаменатель в последнем выражении на N иобозначив частоту появления операции i -го типа через 
запишем окончательную формулу для расчета среднего быстродействия:
νср = 
(12.4)
В выражении (12.4) вектор { τ1,τ2, ..., τl } характеризует систему команд ВМ, а вектор { q1, q2,..., ql } называемый частотным вектором операций, характеризует алгоритм.
Очевидно, что для эффективной реализации алгоритма необходимо стремиться к увеличению νср. Если νном главным образом отталкивается от быстродействия элементной базы, то νср очень сильно зависит от оптимальности выбора команд
Формула (12.4) позволяет определить среднее быстродействие машины при реализации одного алгоритма. Рассмотрим более общий случай, когда полный алгоритм состоит из нескольких частных, периодически повторяемых алгоритмов. Среднее быстродействие при решении полной задачи рассчитывается по формуле:
(12.5)
где m — количество частных алгоритмов; рj - — частота появления j –го частного алгоритма в полном алгоритме; qij — частота операций i -го типа в j – том частном алгоритме.
Производительность ВМ оценивается количеством эталонных алгоритмов, выполняемых в единицу времени:
Производительность при выполнении полного алгоритма оценивается по формуле:
, (12.5)
где через Nj и Tj обозначено - количество операций и период повторения j – го частного алгоритма; Tmax = max(T1, T2,..., Tj,..., Tm) - период повторения полного алгоритма; 
- цикличность включения j- ого частного алгоритма в полном алгоритме.
Критерии эффективности вычислительных машин
Вычислительную машину можно определить множеством показателей, характеризующих отдельные ее свойства. Возникает задача введения меры для оценки степени приспособленности ВМ к выполнению возложенных на нее функций - меры эффективности.
|
|
|
Эффективность определяет степень соответствия ВМ своему назначению. Она измеряется либо количеством затрат, необходимых для получения определенного результата, либо результатом, полученным при определенных затратах. Произвести сравнительный анализ эффективности нескольких ВМ, принять решение на использование конкретной машины позволяет критерий эффективности.
Критерий эффективности - это правило, служащее для сравнительной оценки качества вариантов ВМ. Критерий эффективности можно назвать правилом предпочтения сравниваемых вариантов.
Строятся критерии эффективности на основе частных показателей эффективности (показателей качества). Способ связи между частными показателями определяет вид критерия эффективности.
|
|
|
