Dom > Izložba > Sadržaj

Arhitektura računala Ciljevi dizajna Izvedba

Mar 09, 2019

Moderne performanse računala često se opisuju u IPC-u (upute po ciklusu). To mjeri učinkovitost arhitekture u bilo kojoj frekvenciji takta. Budući da brža brzina može stvoriti brže računalo, to je korisno mjerenje. Starija računala imala su IPC broj od samo 0,1 upute po ciklusu. Jednostavni moderni procesori lako dosežu blizu 1. Superskalarni procesori mogu doseći tri do pet IPC-a izvršavanjem nekoliko uputa po ciklusu.


Brojanje uputa za strojni jezik bilo bi pogrešno jer mogu raditi različite količine rada u različitim ISA-ovima. "Instrukcija" u standardnim mjerenjima nije broj stvarnih strojnih jezičnih uputa ISA-e, već mjerna jedinica, koja se obično temelji na brzini VAX arhitekture računala.


Mnogi ljudi koriste za mjerenje brzine računala po satu stopa (obično u MHz ili GHz). To se odnosi na cikluse u sekundi glavnog sata CPU-a. Međutim, ova metrika je donekle obmanjujuća, jer stroj s većom brzinom takta ne mora nužno imati veću učinkovitost. Kao rezultat toga, proizvođači su se odmaknuli od brzine takta kao mjerilo učinkovitosti.


Na brzinu utječu i drugi čimbenici, kao što je kombinacija funkcionalnih jedinica, brzina sabirnice, raspoloživa memorija te vrsta i redoslijed uputa u programima.


Postoje dvije glavne vrste brzine: latencija i propusnost. Latencija je vrijeme između početka procesa i njegovog završetka. Propusnost je količina obavljenog posla po jedinici vremena. Prekid kašnjenja je zajamčeno maksimalno vrijeme odziva sustava na elektronički događaj (kao kad disk završi pomicanje nekih podataka).


Na izvedbu utječe vrlo širok raspon dizajnerskih izbora - na primjer, cjevovod procesora obično pogoršava latenciju, ali poboljšava propusnost. Računala koja upravljaju strojevima obično trebaju niske latencije prekida. Ta računala rade u stvarnom vremenu i ne uspijevaju ako se operacija ne završi u određenom vremenskom razdoblju. Na primjer, kompjutorski upravljane anti-lock kočnice moraju početi kočiti unutar predvidljivog, kratkog vremena nakon što se osjeti papučica kočnice ili će doći do kvara kočnice.


Benchmarking uzima u obzir sve te čimbenike mjerenjem vremena koje računalo mora proći kroz niz testnih programa. Iako benchmarking pokazuje prednosti, ne bi trebalo biti način na koji odabirete računalo. Često se izmjereni strojevi dijele na različite mjere. Na primjer, jedan sustav može brzo obraditi znanstvene aplikacije, dok drugi sustav može učiniti video igre još glatkijim. Nadalje, dizajneri mogu ciljati i dodavati posebne značajke svojim proizvodima, putem hardvera ili softvera, koji omogućuju brzu provedbu određenog mjerila, ali ne nude slične prednosti općim zadacima.