Архитектура ВС (лекция 2)

Измерение производительности ЭВМ
Производительность ЭВМ можно измерить проведением группы тестов.
Производительность измеряется для конкретного параметра ЭВМ. 2 наиболее популярных параметра для оценки:
IPS – Instructions Per Second (операций в секунду с целыми числами)
FLOPS – Floating-point Operations Per Second (операций в секунду числами с плавающей запятой)

Измерение производительности ЭВМ (2)
Пиковая производительность – максимум быстродействия компьютера при идеальных условиях. Этот максимум определяется как число операций, выполняемое в единицу времени всеми имеющимися в процессоре обрабатывающими логико-арифметическими устройствами.
Теоретическая производительность – сравнительная единица измерения производительности компьютерных процессоров, означающая количество миллионов теоретических операций в секунду, которые способен выполнять тот или иной процессор.
Реальная производительность – быстродействие компьютера в реальных условиях работы. Существенно ниже пиковой и теоретической производительности

Существуют три проблемы, связанные с анализом результатов тестирования производительности:
1. Проблема выбора – отделение показателей, которым можно доверять безоговорочно от тех, которые могут быть недостоверными
2. Проблема адекватности оценок – выбор контрольно-оценочных тестов, наиболее точно характеризующих результат при обработке типовых задач пользователя
3. Проблема интерпретации – правильное истолкование результатов тестирования
Измерение производительности ЭВМ (3)

Виды тестов
Тесты производителей. Главная особенность данных тестов – ориентация на сравнение ограниченного множества однотипных моделей, часто относящихся к одному семейству. (Слоган - смотри, а этот красненький!)
Стандартные тесты. Претендуют на роль полностью универсальных средств измерения. Пример – PC Mark. (Слоган - Мой айфон показал преимущество на 60 единиц над твоим самсунгом, мвахахахахаха! А еще у него мега камера!)
Пользовательские тесты. Тесты предназначены для выбора компьютеров и ПО, наиболее подходящих для определенных прикладных задач. (Слоган - Да эта помойка даже доту не тянет на максималках!)

Общие принципы построения ЭВМ

Общие принципы построения ЭВМ (2)

Понятие алгоритма
Алгоритм – некоторая однозначно определенная последовательность действий, состоящая из формально заданных операций над исходными данными, приводящая к решению за конечное число шагов.
Свойства алгоритма
Дискретность. Действия выполняются по шагам, а сама информация дискретна)
Детерминированность. Сколько бы раз один и тот же алгоритм не реализовывался для одних и тех же данных результат один и тот же.
Массовость. Алгоритм «решает задачу» для различных исходных данных из допустимого множества и дает всегда «правильный» результат.
Программа – описание алгоритма на каком-либо языке.

6-ти уровневая система ЭВМ

Принципы фон-Неймана
Принцип произвольного доступа к основной памяти
Принцип универсальности
Принцип двоичного кодирования
Принцип однородности памяти
Принцип адресности
Принцип программного управления

Принцип программного управления
Принцип представления. Любой алгоритм представляется в виде некоторой последовательности управляющих слов – команд.
Принцип условного перехода. В процессе вычислений в зависимости от полученных промежуточных результатов возможен автоматический переход на тот или иной участок программы.
Принцип хранения. Команды в ЭВМ представляются в такой же кодируемой форме, как и любые данные и хранятся в таком оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ).
Принцип иерархии запоминающих устройств

Информация в ЭВМ отличается не представлением, а способом ее использования!
НИКАК НЕЛЬЗЯ ПО ЯЧЕЙКЕ ПАМЯТИ ПОНЯТЬ ЧТО ЭТО ТАКОЕ – КОМАНДА, ИЛИ ДАННЫЕ, ИЛИ АДРЕС!
ТОЛЬКО КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ РЕГИСТРОВ ПРОЦЕССОРА ДАСТ ТАКУЮ ИНФОРМАЦИЮ!

Кодирование данных
Текстовые данные
Таблица ASCII или ANSI
Целые числа
В зависимости от разрядности данных и/или разрядности ОС
Кодирование вещественных чисел
Вещественные числа в компьютере заменяются их кодами, которые образуют конечное дискретное множество каждый код оказывается представителем интервала значений континуума

Кодирование вещественных чисел
Возьмем простое число 25,324 в форме с плавающей точкой.
1)Переведем его в двоичную систему счисления с 24 значащими цифрами. 25,324= 11001,0101001011110001101
2)Запишем в форме нормализованного двоичного числа с плавающей точкой:
0,110010101001011110001101*10^101
Здесь мантисса, основание системы счисления и порядок записаны в двоичной системе.
3) Вычислим машинный порядок (если нет знака порядка - нормализуем)
Мр2 = 101 + 1000000 = 100 0101

Ошибки вещественных чисел
Ошибка округления
Математически
100000000 + 0.000000001= 100000000.000000001
Для компьютера
100000000 + 0.000000001= 100000000
Потеря значимости и переполнение
Математически
0.000000001/100000000= 0.00000000000000001
Для компьютера
0.000000001/100000000= 0