В чем измеряется производительность компьютера. Вычислительная мощность компьютера. Встроенное графическое ядро

Добрый день, уважаемые гости и постоянные посетители моего блога. Сегодня мы поговорим об одной наболевшей теме, а именно о скорости или в чем измеряется производительность процессора.

Сразу хочется сказать, что это не частота на ядро, как было принято ранее, а совокупность сразу нескольких математических величин, именуемых как FLOPS (FLoating-point Operations Per Second) – внесистемная единица производительности.

От чего зависит вычислительная мощность компьютера, и стоит ли обращать внимание на частотный показатель? Во всем этом мы и постараемся разобраться.

Откуда ноги растут

Довольно часто в интернете можно встретить споры о том, что «Intel тащат за счет большей частоты ядер». Иными словами, частотный параметр ставится во главу стола, а остальные нюансы (количество потоков, размер кэша, работа с определенными инструкциями и техпроцесс) почему-то забываются.

Примерно до начала 2000‑х годов подобное сравнение имело место быть, поскольку характеристики центрального чипа и его скорость упирались именно в частоту. Достаточно вспомнить следующие названия:

Pentium 133 и 333;
Pentium 800 и т.д.

А потом ситуация резко изменилась, поскольку разработчики стали уделять больше времени строительству внутренней архитектуры чипов, добавляя кэш-память, поддержку новых инструкций, способов вычисления и прочих элементов, которые увеличивают производительность без повышения той самой частоты.
На арене появились новые критерии скорости:

кэш-память;
частота шины данных;
разрядность.

Т.е. определить возможности чипа, опираясь на один лишь частотный потенциал, стало практически невозможно.

Что влияет на производительность современных процессоров?

Итак, давайте знакомиться с понятиями, которые характеризуют работу процессора, скорость вычислений и все прочие параметры.

Разрядность – определяет размер обработки данных за такт. На данный момент существуют как 32-битные, так и 64-битные варианты. Представим, что размер данных – 1 байт (8 бит). Если чип вычисляет 4 байта информации за прогон – он 32-битный, если 8 байт – 64-битный.

Логика элементарна до безобразия: при сравнивании 2 ЦП с идентичной частотой и разной разрядностью победит тот, который обладает 64-битным набором логики (разница колеблется от 10 до 20%).

Это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Первоначально она определялась тактовой частотой процессора в герцах (одна элементарная операция за такт):

Название степеней 10	Название приставки в системе СИ	Величина тактовой частоты	Название единицы измерения	Обозначение единицы измерения
			декагерц
			гектогерц
			килогерц
			мегагерц
Миллиард			гигагерц
Триллион			терагерц
Квадриллион			петагерц
Квинтиллион			эксагерц
Секстиллион			зеттагерц
Септиллион			йоттагерц
Октиллион
Нониллион

Теперь чаще всего вычислительная мощность измеряется в флопсах (количество арифметических операций над вещественными числами с плавающей точкойвсекунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять ксуперкомпьютерамсистемы с вычислительной мощностью более 10Терафлопс(10*10 12 или десять триллионов флопс; для сравнения среднестатистический современный настольный компьютеримеет производительность порядка 0.1 Терафлопс). Наиболее мощная из существующих компьютерных систем - японскийK computer- имеет производительность, превышающую 10,5 Петафлопс.

Сколько Гигафлопс в 10 Петафлопс?

Архитектура персонального компьютера:

Процессор - интегральная схема(микропроцессор), исполняющаямашинные инструкции(код программ),

Сопроцессор - специализированный процессор для выполнения арифметических операций над вещественными числами;

Шина - единая информационная магистраль для обмена информацией между всеми устройствами;

Оперативная память – хранит программы и данные;

Контроллер (адаптер) - электронная схема, управляющая внешним устройством;

Внешние устройства : монитор, клавиатура, жесткий диск, дисковод для гибких дисков, дополнительные устройства (принтер, мышь, лазерные диски - CD-ROM, чертежно-графический автомат, сканер, модем, мультимедиа и др.).

Представление информации в компьютере

Вся информация в компьютере представляется в числовой форме в двоичной системе счисления

Единица измерения информации – бит (один двоичный разрядвдвоичной системе счислениясодержит 0 или 1).Байт = 8 бит.

Измерения в байтах
ГОСТ 8.417-2002			Приставки СИ
Название единицы измерения	Обозначение	Величина (степень 2)	Название	Величина (степень 10)

килобайт
мегабайт
гигабайт
терабайт
петабайт
эксабайт
зеттабайт
йоттабайт

), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 Терафлопс (10*10 12 или десять триллионов флопс; для сравнения среднестатистический современный настольный компьютер имеет производительность порядка 0.1 Терафлопс). Одна из наиболее мощных на тесте Linpack компьютерных систем - японский K computer - имеет производительность, превышающую 10,5 Петафлопс .

Неоднозначность определения

Существует несколько сложностей при определении вычислительной мощности суперкомпьютера. Во-первых, следует иметь в виду, что производительность системы может сильно зависеть от типа выполняемой задачи. В частности, отрицательно сказывается на вычислительной мощности необходимость частого обмена данных между составляющими компьютерной системы, а также частое обращение к памяти . В связи с этим выделяют пиковую вычислительную мощность - гипотетически максимально возможное количество операций над числами с плавающей запятой в секунду, которое способен произвести данный суперкомпьютер.

Измерение производительности

Оценка реальной вычислительной мощности производится путём прохождения специальных тестов (бенчмарков) - набора программ специально предназначенных для проведения вычислений и измерения времени их выполнения. Обычно оценивается скорость решения системой большой системы линейных алгебраических уравнений , что обусловливается, в первую очередь, хорошей масштабируемостью этой задачи.

Наиболее популярным тестом производительности является Linpack benchmark. В частности, HPL (альтернативная реализация Linpack) используется при составлении списка TOP500 суперкомпьютеров в мире .

Другими популярными программами для проведения тестирования являются NAMD (решение задач молекулярной динамики), HPCC (HPC Challenge Benchmark), NAS Parallel Benchmarks .

Наиболее мощные суперкомпьютеры

По состоянию на июнь 2011 года наиболее мощными суперкомпьютерами являются :

Наивысшее место, занятое Россией - 12-е в ноябре 2009 года, с суперкомпьютером Ломоносов . На ноябрь 2011 года после обновления суперкомпьютер Ломоносов занимает 18-е место .

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Вычислительная мощность компьютера" в других словарях:

Мощность: Мощность (в физике и технике) отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. Мощность множества (в математике) число элементов множества. Вычислительная мощность компьютера число операций,… … Википедия

Скриншот из тестовой программы, демонстрирующей разгон процессора Разгон, оверклокинг (от англ. overclocking) повышение быстродействия компонентов компьютера за счёт эксплуатации их в форсированных (нештатных) режимах работы. Содержание 1 … Википедия

Схема персонального компьютера: 1. Монитор 2. Материнская плата 3 … Википедия

Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии … Википедия

Запрос «PC» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения. Эта статья о всех видах персональных компьютеров, о самой распространённой платформе см.: IBM PC совместимый компьютер. Основные составные части персонального компьютера Персональный… … Википедия

Разгон, оверклокинг (от англ. overclocking) повышение быстродействия компонентов компьютера за счёт эксплуатации их в форсированных (нештатных) режимах работы. Содержание 1 Критерии штатного режима работы компьютера … Википедия