История развития ЭВМ. Тестирование производительности
Основоположники компьютерной науки. Основные периоды становления вычислительной техники. Особенности каждого их пяти поколений ЭВМ. Типы современных компьютеров, индексы их производительности. Системная конфигурация, традиционные наборы программ.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.02.2012 |
| Размер файла | 274,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
по предмету
Информатика
Тема: История развития ЭВМ. Тестирование производительности
Преподователь: Токмаков В.Н.
Студент: группы СЗ-110705НС
№ студента 20101117 Кубасов Д.А.
г. Екатеринбург 2012
Содержание
- История развития ЭВМ
- Поколение ЭВМ
- 1. Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы
- 2. Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы
- 3. Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы
- 4. Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы
- 5. Пятое поколение ЭВМ: 1990-настоящее время
- Заключение
- Основные типы компьютеров
- Список литературы
История развития ЭВМ
Первое поколение (1945-1954) - компьютеры на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой.
Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон - создатель теории информации, Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.
(Одно время слово "кибернетика" использовалось для обозначения вообще всей компьютерной науки, а в особенности тех ее направлений, которые в 60-е годы считались самыми перспективными: искусственного интеллекта и робототехники. Вот почему в научно-фантастических произведениях роботов нередко называют "киберами". А в 90-е годы это слово опять всплыло для обозначения новых понятий, связанных с глобальными компьютерными сетями - появились такие неологизмы, как "киберпространство", "кибермагазины" и даже "киберсекс".)
Во втором поколении компьютеров (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.
Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров; программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла.
Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже компьютеризовали свою бухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет.
Наконец, в третьем поколении ЭВМ (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.
В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ - серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ.
Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.
Между тем количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера - что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию - ведь микропроцессор является сердцем и душой нашего с вами персонального компьютера.
Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 г. одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.
К сожалению, дальше стройная картина смены поколений нарушается. Обычно считается, что период с 1975 по 1985 гг. принадлежит компьютерам четвертого поколения. Однако есть и другое мнение - многие полагают, что достижения этого периода не настолько велики, чтобы считать его равноправным поколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетие принадлежащим "третьему-с половиной" поколению компьютеров, и только с 1985 г., по их мнению, следует отсчитывать годы жизни собственно четвертого поколения, здравствующего и по сей день.
Так или иначе, очевидно, что начиная с середины 70-х все меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, - прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.
И, конечно же, самое главное - что с начала 80-х, благодаря появлению персональных компьютеров, вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств последнего десятилетия - графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой "несерьезной" технике. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, отнюдь не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.
Особого упоминания заслуживает так называемое пятое поколение, программа разработки которого была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров "пятого поколения" не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.
Поколение ЭВМ
Начиная с 1950 года, каждые 7-10 лет кардинально обновлялись конструктивно-технологические и программно-алгоритмические принципы построения и использования ЭВМ. В связи с этим правомерно говорить о поколениях вычислительных машин. Условно каждому поколению можно отвести 10 лет.
ЭВМ проделали большой эволюционный путь в смысле элементной базы (от ламп к микропроцессорам) а также в смысле появления новых возможностей, расширения области применения и характера их использования.
Деление ЭВМ на поколения - весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с ЭВМ.
К первому поколению ЭВМ относятся машины, созданные на рубеже 50-х годов: в схемах использовались электронные лампы. Команд было мало, управление - простым, а показатели объема оперативной памяти и быстродействия - низкими. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Для ввода и вывода использовались печатающие устройства, магнитные ленты, перфокарты и перфоленты.
Ко второму поколению ЭВМ относятся те машины, которые были сконструированы в 1955-65 гг. В них использовались как электронные лампы, так и транзисторы. Оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время появились магнитные барабаны и первые магнитные диски. Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей последовательности вычислений в наглядном, легко воспринимаемом виде. Появился большой набор библиотечных программ для решения различных математических задач. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем, поэтому в середине 60х годов наметился переход к созданию ЭВМ, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.
Третье поколение ЭВМ. Это машины, создаваемые после 60х годов, обладающих единой архитектурой, т.е. программно совместимых. Появились возможности мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. В ЭВМ третьего поколения применялись интегральные схемы.
Четвертое поколение ЭВМ. Это нынешнее поколение ЭВМ, разработанных после 1970 г. Машины 4го поколения проектировались в расчёте на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.
В аппаратурном отношении для них характерно использование больших интегральных схем как элементной базы и наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой, объемом несколько Мбайт.
Машины 4-го поколения - многопроцессорные, многомашинные комплексы, работающие на внеш. память и общее поле внеш. устройств. Быстродействие достигает десятков миллионов операций в сек, память - нескольких млн. слов.
Переход к пятому поколению ЭВМ уже начался. Он заключается в качественном переходе от обработки данных к обработке знаний и в повышении основных параметров ЭВМ. Основной упор будет сделан на "интеллектуальность".
На сегодняшний день реальный "интеллект", демонстрируемый самыми сложными нейронными сетями, находится ниже уровня дождевого червя, однако, как бы ни были ограничены возможности нейронных сетей сегодня, множество революционных открытий, могут быть не за горами.
1. Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы
Логические схемы создавались на дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.
Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины и "умирали" вместе с этими моделями.
В середине 1950-х годов появились машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования (ЯСК), позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа. В 1956 году был создан первый язык программирования высокого уровня для математических задач - язык Фортран, а в 1958 году - универсальный язык программирования Алгол.
ЭВМ, начиная от UNIVAC и заканчивая БЭСМ-2 и первыми моделями ЭВМ "Минск" и "Урал", относятся к первому поколению вычислительных машин.
2. Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы
Логические схемы строились на дискретных полупроводниковых и магнитных элементах (диоды, биполярные транзисторы, тороидальные ферритовые микротрансформаторы). В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом (платы из фольгированного гетинакса). Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.
Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках1 и на флоппи-дисках - промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.
В 1964 году появился первый монитор для компьютеров - IBM 2250. Это был монохромный дисплей с экраном 12 х 12 дюймов и разрешением 1024 х 1024 пикселов. Он имел частоту кадровой развертки 40 Гц.
Создаваемые на базе компьютеров системы управления потребовали от ЭВМ более высокой производительности, а главное - надежности. В компьютерах стали широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля.
В машинах второго поколения были впервые реализованы режимы пакетной обработки и телеобработки информации.
Первой ЭВМ, в которой частично использовались полупроводниковые приборы вместо электронных ламп, была машина SEAC (Standarts Eastern Automatic Computer), созданная в 1951 году.
В начале 60-х годов полупроводниковые машины стали производиться и в СССР.
3. Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы
В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integrated circuits - SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компьютерах.
Логические схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.
В оперативных запоминающих устройствах использовались миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве внешних запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители.
Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.
Начиная с момента широкого использования интегральных схем в компьютерах, технологический прогресс в вычислительных машинах можно наблюдать, используя широко известный закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной микросхеме удваивается через каждые 1,5 года.
Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть системами.
Так, первыми ЭВМ этого поколения стали модели систем IBM (ряд моделей IBM 360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе в содружестве со странами Совета Экономической Взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и др1.) стали выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ.
В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной - видеомонитор, или дисплей.
Большое внимание уделено повышению надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хеммин-га и циклические коды).
Модульная организация вычислительных машин и модульное построение их операционных систем создали широкие возможности для изменения конфигурации вычислительных систем. В связи с этим возникло новое понятие "архитектура" вычислительной системы, определяющее логическую организацию этой системы с точки зрения пользователя и программиста.
4. Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы
Революционным событием в развитии компьютерных технологий третьего поколения машин было создание больших и сверхбольших интегральных схем (Large Scale Integration - LSI и Very Large Scale Integration - VLSI), микропроцессора (1969 г.) и персонального компьютера. Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный.
Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений (единицы вольт), потребляющими меньше мощности, нежели биполярные, и тем самым позволяющими реализовать более прогрессивные нанотехнологии (в те годы - масштаба единиц микрон).
Оперативная память стала строиться не на ферритовых сердечниках, а также на интегральных CMOS-транзисторных схемах, причем непосредственно запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком) этих транзисторов.
Первый персональный компьютер создали в апреле 1976 года два друга, Стив Джобе (1955 г. р.) - сотрудник фирмы Atari, и Стефан Возняк (1950 г. р.), работавший на фирме Hewlett-Packard. На базе интегрального 8-битного контроллера жестко запаянной схемы популярной электронной игры, работая вечерами в автомобильном гараже, они сделали простенький программируемый на языке Бейсик игровой компьютер "Apple", имевший бешеный успех. В начале 1977 года была зарегистрирована Apple Сотр., и началось производство первого в мире персонального компьютера Apple.
5. Пятое поколение ЭВМ: 1990-настоящее время
Особенности архитектуры современного поколения компьютеров подробно рассматриваются в данном курсе.
Кратко основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:
1. Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
2. Компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.
Шестое и последующие поколения ЭВМ
Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Заключение
Все этапы развития ЭВМ принято условно делить на поколения.
Первое поколение создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы.
Втрое поколение появилось в 60-е годы 20 века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов. Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.
Третье поколение выполнялось на микросхемах, содержавших на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. Пример машины третьего поколения - ЕС ЭВМ. Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент.
Четвертое поколение было создано на основе больших интегральных схем (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ - персональные компьютеры (ПК). Персональной называется универсальная однопользовательская микроЭВМ. Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с использованием языков высокого уровня.
Пятое поколение создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.
Предполагается, что в будущем широко распространится ввод информации в ЭВМ с голоса, общения с машиной на естественном языке, машинное зрение, машинное осязание, создание интеллектуальных роботов и робототехнических устройств.
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 (Mega Instruction Per Second), 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 (FLoating point Operations Per Second) со всеми возможными десятичными приставками - MFLOPS, GFLOPS, TFLOPS…
Для сравнения производительности 32-битных процессоров с архитектурой х86 фирма Intel в 1992 году предложила свою единицу измерения: iCOMP Index (Intel COmparative Microprocessor Performance). 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.
Таблица 5: Индексы производительности iCOMP Index
|
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 66 МГц |
567 |
|
|
i486SX-20 |
78 |
Pentium 75 МГц |
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 133 МГц |
1110 |
В 1996 году была введена новая единица: iCOMP Index 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.
Таблица 5: Соотношение 16 и 32 битных приложений в iCOMP Index и iCOMP Index 2.0
|
Тип приложения |
iCOMP Index |
iCOMP Index 2.0 |
|
|
32-битное |
30 % |
100 % |
|
|
16-битное |
70 % |
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 CINT и CFP95 от SPEC, CPUmark32 от Ziff-Davis и Norton SI32 от фирмы Symantec.
В таблице представлена информация о категории тестов, их весовых коэффициентах и значениях .
Таблица 5: Эталонные значения в iCOMP Index 2.0
|
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 |
Приведем таблицу, содержащую значения всех тестов, включенных в iCOMP Index 2.0, для процессора Intel Pentium Processor 200 MHz.
Таблица 5: Результаты тестов для Pentium Processor 200 MHz
|
Тест |
CPUmark32 |
Norton SI32 |
SPECint_ base95 |
SPECfp_ base95 |
Intel Media Benchmark |
|
|
BMi |
382 |
43.8 |
5.00 |
2.98 |
153.06 |
Используя формулу расчета индекса iCOMP Index 2.0, значения из таблицы 3 и таблицы 4, самостоятельно получим индекс производительности iCOMP Index 2.0 для процессора Pentium Processor 200 MHz.
Вычислив это выражение, получим 142,3775364. После округления, iCOMP Index 2.0 для процессора Pentium Processor 200 MHz равен 142.
Сравним этот ответ с табличным, приведенным в таблице 5.
Таблица 5: Индексы производительности iCOMP Index 2.0
|
Тип процессора |
iCOMP Index 2.0 |
|
|
Pentium®Pro Processor 200MHz |
220 |
|
|
Pentium Pro Processor 180MHz |
197 |
|
|
Pentium Pro Processor 150MHz |
168 |
|
|
Pentium Processor 200MHz |
142 |
|
|
Pentium Processor 166MHz |
127 |
|
|
Pentium Processor 150MHz |
114 |
|
|
Pentium Processor 133MHz |
111 |
|
|
Pentium Processor 120MHz |
100 |
|
|
Pentium Processor 100MHz |
90 |
|
|
Pentium Processor 90MHz |
81 |
|
|
Pentium Processor 75MHz |
67 |
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 iCOMP INDEX 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 6: CPUmark32
Рисунок 6: Norton SI32
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:
· SPECint95 - вычисление среднего геометрического восьми нормированных значений (по одному на каждый целочисленный эталонный тест), когда для каждого эталонный теста была проведена компиляция с глубокой оптимизацией.
· SPECint_base95* - вычисление среднего геометрического восьми нормированных значений, когда для каждого эталонный теста была проведена компиляция с обычной оптимизацией.
Комплект CFP95, написанный на языке Фортран*, содержит десять эталонных тестов, требующих интенсивных процессорных вычислений с плавающей точкой. Он используется для измерения и подсчета следующих метрик:
· SPECfp95 - вычисление среднего геометрического десяти нормированных значений (по одному на каждый эталонный тест с плавающей точкой), когда для каждого эталонный теста была проведена компиляция с глубокой оптимизацией.
· SPECfp_base95* - вычисление среднего геометрического десяти нормированных значений, когда для каждого эталонный теста была проведена компиляция с обычной оптимизацией.
Так как подавляющее количество современных коммерческих приложений создано на основе программ, использующих интенсивные целочисленные вычисления, то смесь инструкций, используемая SPECint95, в наибольшей степени подходит для коммерческих приложений и, таким образом, является существенно более эффективным эталонным тестом, чем SPECfp95, для предсказания производительности процессора при работе с 32-разрядными приложениями для сферы бизнеса. На SPECint95 производительность разработанного Intel процессора Pentium с технологией MMX и тактовой частотой 200 МГц оказалась на 26 % выше, чем производительность такого же процессора, но без технологии MMX. Данные о производительности приведены на нижеследующих рисунках. Рисунки 3 и 4 показывают производительности процессоров на тестах SPECint95 и SPECfp95, когда в конфигурациях присутствует кэш второго уровня ("кэш L2") объемом 512 Кб.
Рисунок 6: CPECint95
поколение компьютер конфигурация программа
Рисунок 6: SPECfp95
Распространение мультимедиа-приложений происходит весьма быстро. Корпорация Intel разработала Intel Media Benchmark (комплексный тест графики и мультимедиа), поскольку в настоящее время не существует соответствующих промышленных эталонных тестов для измерения производительности систем мультимедиа. Intel Media Benchmark измеряет производительность процессоров, выполняющих алгоритмы, реализованные в системах мультимедиа. Этот тест содержит программы воспроизведения аудио и видео, обработки изображений, оцифровки звука с разными частотами дискретизации, а также программы работы с трехмерной геометрией.
Согласно прогнозу, наиболее вероятным применением микропроцессора в видеоприложениях будет программное выполнение декомпрессии видео данных. Одним из таких алгоритмов, распространенность которого постоянно возрастает, является алгоритм, реализующий промышленный стандарт MPEG1. Этот алгоритм используется в популярной технологии декомпрессии XING и в условно-бесплатном программном обеспечении Berkeley MPEG1. Используемая в Intel Media Benchmark компонента воспроизведения видео реализует алгоритм декомпрессии, описанный в MPEG1 (международный стандарт ISO11172-2). Этот эталонный тест оценивает влияние процессора на процесс воспроизведение видео.
Компонента, относящаяся к аудио, основана на определении алгоритма декомпрессии звука, приведенного в описании MPEG1 (международный стандарт ISO11172-3). Эта компонента Intel Media Benchmark выполняет декомпрессию и воспроизведение стереофонического аудио клипа. В состав аудио компоненты входят также оцифровка звука с разными частотами дискретизации, спецэффекты и микширование стереозвука.
Компонента обработки изображений применяет дискретные фильтры к растровым изображениям с 24-разрядным кодированием цвета. В состав этих фильтров входят: прямоугольный фильтр, который используют для реализации таких фильтров, как растушевка и тиснение по методу Гаусса; функция сопряжения изображений, используемая для объединения двух изображений в одно, и функция преобразования цветового пространства, используемая для изменения яркости изображения.
Трехмерная компонента Intel Media Benchmark основана на пакете Direct3D* и на геометрической программе из эталонного теста OpenGL* 3D Triangle. Эти тесты используются для измерения геометрической составляющей трехмерных вычислений. При этом не измеряется скорость растеризации, поскольку Intel полагает, что в течение следующих двух или трех лет растеризация будет реализовываться в плате графического ускорителя. Следовательно, скорость растеризации не будет зависеть от центрального процессора, поэтому ее измерение не будет иметь отношение к производительности процессора.
Рисунок 6: Intel Media Benchmark
Приведу в пример конфигурацию системы, на которой тестировались процессоры для определения индекса iCOMP Index 2.0. Следует отметить, что конфигурация систем для тестов SPEC95 и Intel Media Benchmark немного отличались от приведенной ниже.
Рисунок 6: Системная конфигурация
В заключение хочу сказать, что индекс iCOMP отражает условную производительность процессора, но не системы, в которую он установлен. Для его определения процессор устанавливается в систему с наивысшей производительностью, допускающую его применение. Следовательно, тесты, проведенные на различных системных платах, дадут несовпадающие результаты. Но для конкретной системной платы производительность, естественно, будет тем выше, чем выше индекс процессора. Данные индексы уместно рассматривать для процессоров, предназначенных для обычных “настольных" применений - к серверным применениям больше подходят иные тесты, направленные на интенсивные операции ввода-вывода. И, конечно же, эти индексы не следует рассматривать как альтернативу другим тестам и указанию тактовой частоты ядра, они являются одним из параметров сложной системы оценки производительности.
Список литературы
1. Крайзмер Л.П. Бионика. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 72 с.
2. Семененко В.А. и др. Электронные вычислительные машины. - М.: Высш. шк., 1991. - 288 с.
3. Терминологический словарь по основам информатики и вычислительной техники / А.П. Ершов, Н.М. Шанский, А.П. Окунева, Н.В. Баско; Под ред. А.П. Ершова, Н.М. Шанского. - М.: Просвещение, 1991. - 159 с.
4. Ф. Уоссермен. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика.
5. Электронный ресурс НИИ МВС ТРТУ: http://www.mvs. tsure.ru
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Анализ истории развития вычислительной техники. Сравнительные характеристики компьютеров разных поколений. Особенности развития современных компьютерных систем. Характеристика компиляторов с общей семантической базой. Этапы развития компьютерной техники.
презентация [2,5 M], добавлен 15.11.2012Первые шаги автоматизации умственного труда. Механические и электромеханические принципы вычислений. Применение компьютеров и баз данных, управляющих программ. Классификация ЭВМ по принципу действия, назначению, размерам и функциональным возможностям.
презентация [3,5 M], добавлен 19.05.2016Средства вычислительной техники появились давно, так как потребность в различного рода расчетах существовала еще на заре развития цивилизации. Бурное развитие вычислительной техники. Создание первых ПК, мини-компьютеров начиная с 80-х годов ХХ века.
реферат [32,3 K], добавлен 25.09.2008Возникновение и развитие персональных компьютеров. Отличительные особенности и классификация ПК. Модели и сферы применения. Consumer PC (массовый ПК). Office PC (деловой ПК). Mobile PC (портативный ПК). Workstation PC (рабочая станция). Новые виды ПК.
контрольная работа [29,5 K], добавлен 24.09.2008История развития системы исчисления, первые специальные приборы для реализации простейших вычислительных операций. Первые поколения компьютеров, принцип работы, устройство и функции. Современный этап развития вычислительной техники и ее перспективы.
презентация [2,1 M], добавлен 28.10.2009Этапы развития информационного общества. Поколения ЭВМ, классификация современных компьютеров по функциональным возможностям. Краткая история докомпьютерной эпохи. Открытия, предшествующие созданию компьютеров. Информационные технологии: цель, свойства.
курсовая работа [46,7 K], добавлен 30.03.2011Использование карманного персонального компьютера (КПК) в качестве электронных органайзеров. История развития карманных компьютеров. Обзор основных поколений iPod Touch. Встроенное программное обеспечение КПК. Особенности производительности КПК.
реферат [138,0 K], добавлен 15.12.2014Классификация локальной вычислительной сети. Типы топологий локальной вычислительной сети. Модель взаимодействия систем OSI. Сетевые устройства и средства коммуникаций. Виды сетевых кабелей. Конфигурация компьютеров-серверов, техники рабочих станций.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.01.2013Изучение зарубежной, отечественной практики развития вычислительной техники, а также перспективы развития ЭВМ в ближайшее будущее. Технологии использования компьютеров. Этапы развития вычислительной индустрии в нашей стране. Слияние ПК и средств связи.
курсовая работа [82,0 K], добавлен 27.04.2013История появления и развития первых вычислительных машин. Изучение характеристик электронно-вычислительной машины. Архитектура и классификация современных компьютеров. Особенности устройства персональных компьютеров, основные параметры микропроцессора.
курсовая работа [48,6 K], добавлен 29.11.2016
