3.2. Характеристики эвм

В ЭВМ хранится, передается и перерабатывается цифровая информация. Единицами количества дискретной информации являются бит, поле, байт, слово и массив слов.

Битом называется двоичная переменная, принимающая значение «0» или «1». Последовательность битов, имеющая определенный смысл, называется полем. Каждое поле имеет длину, равную количеству битов в поле. Поле, имеющее длину 8 бит, называется байтом. Последовательность битов и байтов, имеющая некоторый смысл, называется словом. Последовательность полей, байтов и слов имеющих одинаковый смысл, образует массив.

К основным характеристикам цифровых вычислительных машин обычно относят номинальное быстродействие, емкость памяти, среднее время решения задач, производительность, стоимость.

Номинальное быстродействие под этим понимают количество простейших операций типа “сложение”, выполняемых последовательно АЛУ за 1 секунду. Будем обозначать номинальное быстродействие символом . Так, например, в паспортных данных ЦВМ указывается ее = 200 тыс. оп/сек. Это означает, что АЛУ ее процессора за 1 секунду может выполнить подряд 200 тыс. операций типа “сложение”. Иногда быстродействие ЭВМ определяют во флопах. Один флоп равен 1 млн. операций в секунду. Для оценки быстродействия используется также такой параметр, как тактовая частота – это частота тактовых импульсов синхронизации, вырабатываемых специальной схемой тактового генератора.

Емкость памяти, особенно ОП, во многом определяет класс решаемых на ЦВМ задач. Чем больше емкость памяти ЦВМ, тем более сложные алгоритмы можно записывать в нее. Обычно емкость памяти измеряется в битах, килобитах, мегабитах, словах, килословах и т.д.

Необходимо помнить, что 1 кБайт = 2¹⁰ байт = 1024 байт. Если емкость измеряется в килобайтах, то слово “байт” часто опускается. Так, например, если говорят, что емкость памяти некоторой ЦВМ равна 32 К, то это равносильно 32 Кбайт. Емкость памяти будем обозначать символом Е.

Среднее время решения задачи Т_ср - интегральная характеристика ЭВМ. Эта величина складывается из времени счета Т_сч и времени простоя Т_пр.

Рис. 3.2.1. Зависимость Т_сч от сложности ЦВМ

Как видно из рисунка, время счета существенно зависит от сложности ЦВМ (вернее, от сложности ее процессора). Усложнение с одной стороны позволяет уменьшить время решения задачи. С другой стороны, с усложнением ЭВМ уменьшается ее надежность, увеличиваются простои, связанные с ремонтными работами, профилактическими осмотрами, проверками правильности функционирования. Время простоя Т_пр примерно линейно возрастает с увеличением сложности машины, причем угол ее наклона существенно зависит от технологии изготовления элементной базы ЭВМ. Величина Т_ср=Т_сч+Т_пр имеет минимальное значение при некоторой оптимальной сложности ЭВМ (точка С_опт на рисунке). Это означает, что дальнейшее усложнение ЭВМ с целью уменьшения Т_сч нецелесообразно, так как при этом значительно в большей степени возрастает величина Т_пр. В итоге Т_ср не только не уменьшится, но наоборот, возрастет.

Производительность ЭВМ обычно оценивают количеством задач, решаемых на ЭВМ за достаточно большой промежуток времени. Производительность зависит не только от быстродействия процессора. На нее так же большое влияние оказывает организация вычислительного процесса и степень загруженности процессора в ходе решения задач.

Стоимость ЭВМ - главный фактор, влияющий на сферы применения цифровой вычислительной техники. Чем меньше стоимость средств вычислительной техники тем шире их рынок сбыта, тем больше область применения ЭВМ.