С. Оценка производительности вычислительных систем

Если несколько процессоров составляют вычислительную систему (ВС), то важной характеристикой ее эффективности при специализированном использовании (например, в составе АСУ) является коэффициент загрузки процессоров кз. Для его определения находят коэффициенты загрузки процессоров:

k₃i

Т

l

где

Г, (i=l,..., п) - время занятости каждого процессора решением задачи на всем отрезке полного решения задачи, длино Т_реш.

Ti			■w
					----- >
Т2					V
	4 ^	Г
				г

Тогда

к₃

Ь,

1=1

Если Р₀ - производительность одного процессора, то реальная производительность ВС, состояще из п процессоров, при решении данной задачи составляет:

Р_вс =п*к₃ • Р₀, где

Ро определяется классом решаемых задач.

Идеальным способом его определения является использование самих задач. Однако при предварительно оценке возможносте ВС может еще не существовать алгоритмов той системы, в которо предполагается использовать ВС. Либо класс решаемых задач может быть достаточно широк.

Известны несколько подходов к формированию тестов, по которым определяется производительность Р₀ единичных ЭВМ или процессоров ВС.

1. Смеси операций различных типов в случайном порядке, отражающие их процентное соотношение в задачах интересующего класса.

Для вычислительных задач применялась (утвержденная ГОСТом) смесь Тибсон-3". Она хорошо отражала архитектуру ЕС ЭВМ, воспроизводяще архитектуру IBM. Набор операций примитивен, соответствует ЭВМ ранних поколени. Интерпретация в ней "языковых" операций затруднительна и уменьшает точность оценки. Ее использование определялось требованиями советских ГОСТов.

Смесь "Гибсон-3"
1.	Загрузка регистра без индексации	31 %
2.	Загрузка регистра с индексацией	18 %
3.	Проверка условия и переход	17 %
4.	Сравнение	4 %
5.	Сдвиг на 3 разряда	4 %
6.	Логическая операция "И"	2 %
7.	Команды с минимальным временем выполнения	5 %
8.	Сложение с фиксированной запятой	6 %
9.	Умножение с фиксированной запято	0,6 %
10.	Деление с фиксированной запятой	0,2 %
11. Сложение с плавающей запятой	7 %
12. Умножение с плавающей запятой	4 %
13.	Деление с плавающей запятой	1,5 %

Известен принцип построения тестов на основе смеси по методу Ветстоуна, где в состав операций входят операции, реализующие сложные языковые конструкции.

2. Ядра. Ядро - небольшая программа, часть решаемой задачи. Характеристики ядра могут быть точно измерены. Известны ядра Ауэрбаха: коррекция последовательного файла и файла на диске, сортировка, обращение матрицы и др.

3. Бенчмарки - реальные программы, характеристики которых можно оценить или измерить при использовании. Обычно берут из числа тех, для которых разрабатывается система.

4. Программа синтетической нагрузки - параметрически настраиваемая программа, представляющая смеси определенных программных конструкций. Позволяет воссоздать набор вычислительных характеристик, свойственных большинству программ, для решения которых используется или разрабатывается ВС.

5. Модель вычислительной нагрузки. Модель позволяет перейти с уровня оценки одного процессора ВС на уровень комплексной оценки ВС. Составляется и параметризуется с учетом сложной структуры ВС и ее устройств, параллельного участия этих устройств в решении задач, доли участия и порядка взаимодействия устройств.

6. Сравнительные оценки исследуемой В с другими ЭВМ или ВС, для которых уже известны значения производительности по числу операций в секунду. Используется сравнительная оценка характеристик решения задачи на исследуемо ВС и на ВС или ЭВМ, для которо уже известны характеристики производительности. Одна и та же

задача решается на известной ЭВМ, для которой (из-за ее более простой организации) известно значение производительности или быстродействия

При оценке производительности на тестах приходится решать три проблемы, связанные с анализом результатов контрольного тестирования производительности:

• отделение показателе, которым можно доверять безоговорочно, от тех, которые должны восприниматься с известно долей настороженности (проблема достоверности оценок);

• выбор контрольно-оценочных тестов, наиболее точно характеризующих производительность при обработке типовых задач пользователя (проблема адекватности оценок);

• правильное истолкование результатов тестирования производительности.

Существующие тестовые наборы можно разбить на три группы.

Первую группу тестов измерения производительности составляют тесты производителе, разрабатываемые компаниями-изготовителями компьютеров для «внутреннего» применения и оценивания качества собственных продуктов. Главная особенность данных тестов заключается в том, что они ориентированы на сравнение ограниченного множества однотипных компьютеров, часто относящихся к одному семейству. Эти тесты позволяют разработчикам компьютеров оптимизировать структурно-технические решения (например, iCOMP - Intel Comparative Microprocessor Performance).

Достоинства: тесты производителе являются почти идеальным средством оценивания быстродействия и технико-экономических показателе систем с одно и то же архитектуро, но разными средствами ее реализации.

Недостатки: они не могут быть в чистом виде использованы для других компьютеров.

Вторую группу составляют стандартные тесты. Стандартные тесты, разрабатываются для сравнения широкого спектра компьютеров. Тесты этой категории являются продуктами деятельности независимых аналитиков (Linpack) или групп, объединяющих крупнейших производителей компьютеров (SPEC, ТРС), что практически исключает возможность ориентации стандартного теста на конкретного поставщика компьютеров.

Третья группа тестов состоит из пользовательских тестов, учитывающих специфику конкретного применения ВС. Пользовательские тесты создаются крупными компаниями, специализирующимися на внедрении компьютерных технологий, или совместными усилиями группы пользователей, объединенных сходством решаемых задач. Эти средства предназначены специально для выбора компьютеров и программного обеспечения, наиболее подходящих под определенные прикладные задачи.

Достоинства: позволяют получить наиболее точные оценки производительности для конкретного класса приложений,

Недостатки: тестовые программы трудно согласуются.

Наиболее распространенными являются наборы тестов Linpack, а также наборы тестов компании SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation) - SPEC и тесты Transaction Processing Performance Council (TPC).

Дата добавления: 2014-01-06