Эволюция компьютеров. Согласно закону Мура, к 2025 году PC смогут мыслить как люди

За последние несколько десятилетий компьютеры эволюционировали от странной конструкции из лент и перфокарт в технологическое чудо невероятной силы.

В законе Мура говорится о том, что количество транзисторов в микросхемах удваивается каждые два года. Этот закон, более полувека сохранявший справедливость своих утверждений, сподвиг человечество к потрясающим технологическим и социальным изменениям.

С чем нам придется столкнуться в ближайшие годы, учитывая такую скорость прогресса? Грядет ли технологическая революция?

• Как разные поколения используют смартфоны

Суперкомпьютеры и смартфоны

Взгляните на свой смартфон. Девайс, который вы держите в руках обладает большей мощностью, чем наиболее продвинутые суперкомпьютеры начала 90-х. Но это еще не самое удивительное. Вот несколько любопытных фактов:

• Современный GPS-навигатор работает на частоте 500 МГц. Это приблизительно в 244 раза быстрее, чем частота работы компьютера системы наведения космического корабля Аполлон, который стартовал на Луну в 1966 году. Тогда он работал на частоте 2,048 МГц.
• Sony PlayStation 4 обладает 1,84 терафлопсами вычислительной мощности. Это в 150 раз больше мощности шахматного суперкомпьютера Deep Blue, выпущенного компанией IBM в 1997 году.
• В 1993 году самым мощным суперкомпьютером считался Connection Machine, мощность которого равнялась 131 гигафлопс. Сегодня же рекорд по скорости удерживает китайский компьютер Tianhe-2, обладающий мощностью 54,9 петафлопс, что в 419 000 раз больше.
• Чтобы работать с мощностью в 1 петафлопс компьютер должен совершать 1 000 000 000 000 (1 триллион) вычислений в секунду. Для сравнения можно сказать, что это в два раза больше количества звезд в Млечном Пути.
• iPhone 4 оснащен процессором, который в 4 раза мощнее процессора, установленного на марсоходе Curiosity.
• Максимальная производительность китайского суперкомпьютера Tianhe-2 составляет 54,9 петафлопс. Это почти в два раза выше производительности самого быстрого американского суперкомпьютера Titan.
• Чтобы имитировать мощность работы самого быстрого суперкомпьютера Европы Super MUC, которая равняется 3 петафлопсам, понадобится одновременно работать на 110 000 обычных пользовательских компьютерах.
• Японский K’computer потребляет электричества на $10 000 000 в год. Столько же электричества в год потребляют 10 000 среднестатистических домов.
• Аудиочип, вставленный в музыкальную поздравительную открытку, обладает большей компьютерной мощностью, чем все союзные войска во время Второй Мировой Войны.
• Если бы iPad 2 выпустили в 1988 году, то он был бы самым мощным компьютером в мире и оставался бы в первой пятерке лидеров вплоть до 1994 года.

• Эволюция iPhone

Развитие технологий

В течение десятилетий ученые, инженеры и программисты, опираясь на опыт своих предшественников, преодолевали барьеры вычислительных мощностей и представляли миру новые и новые технологические чудеса.

Интересно понаблюдать, как развивалась мощность компьютеров с течением времени. Чтобы наглядно продемонстрировать скорость компьютера, приравняем единицу измерения быстродействия компьютера (DMIPS — Dhrystone Million instructions Per Second) к скорости 1 миля/час.

В 1951 году самым мощным компьютером был UNIVAC, обладавший мощностью 0,002 DMIPS. Если перевести это в мили, то именно с такой скоростью передвигается улитка.

В 1964 году компьютер CDC 6600 работал с мощностью 3 DMIPS. Скорость 3 мили в час равна скорости ходьбы человека.

В 1993 году компьютер Pentium разогнался до 188 DMIPS, что равняется максимальной скорости автомобиля Porsche 911.

В 1999 году появился Pentium III, мощность которого составляла 2054 DMIPS и равнялась максимально допустимой скорости полета истребителя-перехватчика Lockheed YF-12.

В 2000 году выпустили Pentium 4 Extreme Edition, который обладал мощностью уже в 9,726 DMIPS. Со скоростью, приблизительно равной 9726 миль/час, летают баллистические ракеты PGM-19.

В 2005 году первенство взял на себя Xbox 360 Xenon CPU, который обладал невероятной мощностью, равной 19 200 DMIPS, что превышает скорость приближающегося к Земле космического шаттла.

Ну а в 2011 году появился самый мощный Intel Core i7 Extreme Edition, мощность которого составляет 177 730 DMIPS. Такую скорость можно лишь теоретически соизмерить со скоростью космического корабля на ионном двигателе.

Это сложно представить, но если измерить мощность современного суперкомпьютера в тех же милях, то она уже будет равняться скорости света.

• Занимательная статистика: от 1 и до 1 000 000

Стоимость и производительность

Мощности растут, цены падают. Несколько десятилетий назад никто не мог подумать, что подобная производительность будет доступна каждому. Однако теперь это стало реальностью, и любой человек может по сравнительно невысокой стоимости приобрести мощное программное обеспечение или же скачать на свое мобильное устройство абсолютно бесплатное приложение.

Как же обстояли дела раньше?

В 1990 году программа для обработки видео стоила $2 000 000, сейчас же мы можем абсолютно бесплатно загрузить на свой смартфон или планшет целый ряд приложений для обработки видео.

Для того, чтобы в 1985 году купить суперкомпьютер Cray 2 мощностью 1,9 гигафлопс, вам пришлось бы заплатить $17 000 000. В 2013 году iPhone 5 с 27 гигафлопсами стоил $300.

Фотоаппарат Nikon D1 с разрешением матрицы в 2,7 мегапикселей в 1999 году стоил немыслимых $5 580. Сейчас за $400 мы можем купить не просто фотоаппарат, а целый телефон Samsung Galaxy X3, камера которого вмещает 8 мегапикселей.

За телеграмму из Нью-Йорка в Чикаго размером в 140 символов вам придется отдать $7. В то же время вы можете бесплатно скачать Twitter и написать там те же 140 символов, которые будут доступны всему миру.

Чтобы записать 350 часов музыки, потребуется 1 500 12-дюймовых виниловых пластинок или всего лишь 1 iPod с 32 гигабайтами памяти.

За $3 200 в 1956 году можно было взять напрокат на 1 месяц IBM 350 и хранить на нем 3,75 мегабайт информации. В наше время можно абсолютно бесплатно пользоваться Google Drive, который вмещает в себя до 15 гигабайт информации, что, между прочим, в 4 000 раз больше.

• Занимательная статистика. Часть вторая, гигантская

Причины и следствия

Чем продиктован такой быстрый рост мощностей и к каким последствиям он может привести? Вначале компьютер был новой непонятной формой жизни, теперь он предлагает нам виртуальную реальность. Что же будет дальше?

2,88х10¹⁷

Именно такому числу приблизительно равняется количество вычислений в секунду, на которое способен человеческий мозг. Если закон Мура сохраняет справедливость, то к 2025 году компьютеры смогут мыслить как люди.

Озеро Мичиган и человеческий мозг

Количество унций воды в озере Мичиган приблизительно равняется количеству вычислений в секунду, на которое способен мозг человека.

Если бы в 1940 году мы начали по капле заполнять озеро Мичиган, удваивая количество капель каждые 1,5 года, то в 2015 году результат наших стараний не был бы заметен вовсе. В 2021 мы бы миновали только треть пути. И, внезапно, в 2025 мы бы заполнили его до краев.
Именно этот пример приводят в процессе изучения информационных технологий для иллюстрации временной шкалы создания искусственного разума.

Виртуальная реальность

Производительность увеличивается день за днем, и наши потомки будут способны создавать все более и более мощное моделирование. Возможно, им даже удастся создать искусственную цифровую вселенную, наполненную жизнью. Как только численность искусственных «людей» в ней превысит численность живых, можно будет с уверенностью заявлять, что мы находимся в виртуальной реальности. Если этого не произойдет, то либо закон Мура перестал действовать, либо представители человеческого рода исчезли еще до этого момента.

Границы закона

Когда же закон Мура перестанет действовать? Некоторые предсказывают его падение в следующем десятилетии, когда мы достигнем атомарного предела — производя транзисторы на атомарном уровне. Иные утверждают, что он будет действовать еще как минимум 600 лет до того момента, когда мы достигнем вселенского предела количества информации, которое сможет обработать система. Есть и те, кто считает, что закон либо замедлит свое действие и стихнет, либо наоборот ускорится, что приведет нас к технологической уникальности.

Нарушая закон

Есть сторонники мнения, что закон Мура опасен и его необходимо преступить: эта директива заставляет индустрию технологий гнаться за скоростью и дешевизной в ущерб функциональности и устойчивости. Затем наступит устаревание: если компьютерная мощность будет продолжать расти в геометрической прогрессии, наступит такой момент, когда все технологии будут устаревать сразу же после их появления.

• Невероятные факты о головном мозге

Будущее

Когда массовое производство транзисторов достигнет атомарного уровня, инженерам и ученым придется искать новый способ увеличения производительности. Наступит время квантовых компьютеров.

Основной язык компьютера — двоичный, то есть серия единиц и нулей. В квантовом компьютере каждый бит одновременно может быть и нулем, и единицей. Это приводит к экстраординарной мощности компьютера.

Квантовый компьютер D-Wave One функционирует при температуре -272,149 °C. Эта температура незначительно теплее абсолютного нуля.

Профессор Массачусетского Технологического Института Скотт Ааронсон пообещал вручить $100 000 тому, кто сможет доказать, что масштабируемые квантовые компьютерные технологии возможны в физическом мире. До настоящего времени никому так и не удалось получить эту награду.

D-Wave One — первый в мире квантовый компьютер. Но так ли это на самом деле? Некоторые эксперты полагают, что это всего лишь хорошая подделка такового. Так или иначе, ему удалось достигнуть скорости 1,5 петафлопс, что соответствует десятому по мощности суперкомпьютеру в мире.

Всего лишь 5% ученых в области информационных технологий изучают квантовые компьютерные технологии. И они до сих пор сомневаются в том, возможно ли создание абсолютно квантового компьютера.

В 2005 году в Австрии был создан первый в мире квантовый байт. Ознаменовал ли он начало новой эры будущего? Чтобы узнать это придется подождать.

Что принесет нам будущее? Ведет ли закон Мура к технологической уникальности? Какие философские и этические последствия повлечет за собой это событие? Именно сейчас, когда нам открыты грандиозные возможности и границы почти стерты, мы стоим на пороге абсолютно новой технологической эры.

Высоких вам конверсий!

По материалам: visual.ly 

03-01-2015

Производительность ПК — Блог компании Kingston — Центр знаний Kingston

Производительность ПК — Блог компании Kingston — Центр знаний Kingston — Kingston Technology

Search Kingston.com

Чтобы начать, нажмите принять ниже, чтобы открыть панель управления файлами cookie. Затем нажмите кнопку Персонализация, чтобы включить функцию чата, а затем Сохранить.

Версия вашего веб-браузера устарела. Обновите браузер для повышения удобства работы с этим веб-сайтом. https://browser-update.org/update-browser.html

Категории статей

• Игры
• Серверы / центры обработки данных
•  Безопасность данных
• Мобильный образ жизни
• Персональное хранилище
• Производительность ПК
• Для разработчиков систем

Блог Главная

• • Производительность ПК
  • Игры
  • ПК собственной сборки
  • NVMe
  • SSD

  6 основных причин для перехода на SSD-накопители NVMe

  Повышенная скорость и энергоэффективность – это лишь два основных преимуществ из многих.

• • Персональное хранилище
  • Производительность ПК
  • SSD
  • Облачные технологии

  Как сделать резервную копию вашего ПК Windows или Mac

  Есть несколько разных способов сделать резервную копию ваших дисков Windows и Mac, и они могут располагаться в сетевом доступе или локально. Мы расскажем, как это сделать.

• • Серверы / центры обработки данных
  • Производительность ПК
  • SSD корпоративного уровня

  Оценка решений для хранения данных согласно потребностям предприятия

  Выбор решений для хранения данных предприятия — сложный процесс. Kingston делится своим опытом.

• • Игры
  • Производительность ПК
  • ПК собственной сборки

  Как выбрать подходящий игровой ноутбук

  Покупка игрового ноутбука – не такая уж простая задача. Нужно учесть несколько моментов.

• • Производительность ПК
  • Игры
  • Kingston FURY
  • ПК собственной сборки

  Как обновить Ваш компьютер с помощью оперативной памяти

  Раскройте игровой потенциал ПК с помощью памяти Kingston: мы покажем вам, как установить модули ОЗУ!

• • Серверы / центры обработки данных
  • Производительность ПК
  • SSD

  Оптимизация хранения данных для творчества

  Узнайте как решения Kingston и QNAP помогают оптимизировать создание контента.

• • Производительность ПК
  • ПК собственной сборки
  • Memory
  • SSD

  5 способов ускорить работу Photoshop

  Для повышения производительности можно, например, закрыть другие программы и увеличить объем ОЗУ.

• • Игры
  • Производительность ПК
  • ПК собственной сборки

  Что делать ПОСЛЕ сборки ПК

  Собрали ПК своей мечты? Давайте выполним эти шаги по его настройке.

• • Производительность ПК
  • Игры
  • Kingston FURY
  • ПК собственной сборки

  Работа и игры: почему Вы можете редактировать фото и видео с помощью игрового ПК

  Игровые ПК соответствуют требованиям к высокой производительности для редактирование видео и фото.

• • Производительность ПК
  • Персональное хранилище
  • ПК собственной сборки
  • SSD

  Важность очистки памяти и процессов TRIM для производительности твердотельных накопителей

  Очистка памяти и TRIM оптимизируют NAND твердотельного накопителя. Но как они работают?

• • Производительность ПК
  • Игры
  • SSD
  • Kingston FURY

  Какова роль твердотельных накопителей для игр?

  Почему SSD-накопители хорошо подходят для геймеров? Что нужно знать владельцам Xbox и PS5.

• • Игры
  • Для разработчиков систем
  • Производительность ПК
  • ПК собственной сборки
  • Kingston FURY
  • SSD

  Как сделать игровой ПК тише

  Шум от вашего ПК мешает вам во время игры? Вот некоторые причины и способы их устранения.

Приложение A: История компьютерной производительности

Посетите NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или загрузить в виде бесплатного PDF-файла.

« Предыдущая: Приложения

Страница 155 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

A

A История производительности компьютера

Производительность компьютера исторически определялась тем, насколько быстро компьютерная система может выполнять однопоточную программу для выполнения полезной работы. Зачем заботиться о производительности компьютера? что за работа? Насколько улучшилась производительность компьютера?

Повышение производительности компьютера имеет два значения. Во-первых, то, что часто называют вычислением возможностей, позволяет выполнять вычисления, которые ранее не были практичными или бесполезными. Бесполезно вычислять завтрашний прогноз погоды за 24 часа, но 12-часовые вычисления ценны. Во-вторых, когда производительность растет быстрее, чем стоимость компьютера — как это часто бывает, — более высокая производительность по стоимости позволяет использовать вычисления там, где раньше это было экономически невыгодно. Ни электронные таблицы на мейнфреймах за 1 000 000 долларов, ни MP3-плееры за 10 000 долларов не имеют смысла.

Производительность компьютера следует оценивать на основе важной работы. Поставщики компьютеров должны анализировать свои проекты с учетом (настоящих и будущих) рабочих нагрузок своих (настоящих и будущих) клиентов, а те, кто покупает компьютеры, должны учитывать свои собственные (настоящие и будущие) рабочие нагрузки с учетом альтернативных компьютеров. Поскольку описанное выше требует много времени и, следовательно, дорого, многие люди оценивают компьютеры, используя стандартные наборы тестов. Каждый поставщик предоставляет результаты тестов для своих компьютеров, часто после оптимизации компьютеров для тестов. Затем каждый клиент может сравнить результаты тестов и получить полезную информацию, но только в том случае, если набор тестов достаточно близок к реальным рабочим нагрузкам клиента.

Страница 156 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

Двумя популярными наборами тестов являются SPECint2000 и SPECfp2000. Оба производятся Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC) (http://www.spec.org/). SPECint2000 включает 12 целочисленных кодов, а SPECfp200 — 14 тестов с плавающей запятой. Ниже мы используем данные SPEC для изучения тенденций производительности компьютеров за последние два десятилетия. Результаты ценны, но их абсолютные числа следует рассматривать как приблизительные значения абсолютной производительности систем. Тем не менее, они намного лучше, чем результаты, основанные на «пиковой скорости», которая дает скорость компьютера, когда он ничего не делает.

На рисунках A.1 (INT) и A.2 (FP) показаны результаты для SPECint2000 и SPECfp2000 соответственно. По оси X отложены годы с 1985 или 1988 по 2007 год. По логарифмической оси Y отложена скорость SPEC, нормализованная примерно до 1985 года. Таким образом, значение 10 означает, что компьютер в 10 раз быстрее, чем (может выполнять работу за одну десятую). время) модель 1985 года.

Рисунки A.1 и A.2 показывают две тенденции. Во-первых, производительность компьютера увеличивалась экспоненциально (линейно на полулогарифмическом графике) в течение большинства изучаемых лет. В частности, до 2004 г. или около того как SPECint2000, так и SPECfp2000 улучшались в среднем на 50% в год (например, в 100 раз примерно за 10 лет).

Во-вторых, улучшения производительности после 2004 года были хуже.

РИСУНОК A.1 Производительность целочисленных приложений (SPECint2000) в зависимости от времени (1985–2010 гг.).

Страница 157 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК A.2 Производительность приложений с плавающей запятой (SPECfp2000) с течением времени (1985–2010 гг.).

Можно надеяться, что результаты являются аномалией и что производители компьютеров скоро вернутся к надежным ежегодным улучшениям. Однако общедоступные дорожные карты и частные беседы с поставщиками показывают, что однопоточный прирост производительности компьютеров вступил в новую эру скромных улучшений.

Изменения частоты компьютерных часов дают еще один повод для пессимизма. Тактовая частота — это «частота сердечных сокращений» компьютера, и ее повышение традиционно было основным компонентом повышения производительности компьютера. На рисунке A. 3 (FREQ) показана зависимость тактовой частоты от времени в мегагерцах (миллионы циклов в секунду). Очевидно, что улучшение тактовой частоты также застопорилось (особенно, если 4,7-ГГц процессор Power 6 является скорее исключением, чем новым правилом).

Кроме того, основная причина того, что повышение тактовой частоты значительно замедлилось, заключается в том, что более высокие тактовые частоты требуют большей мощности, а мощность, используемая современными микропроцессорами, достигла уровня, который делает увеличение сомнительным с экономической точки зрения и может даже способствовать снижению тактовой частоты. . На рисунке A.4 (МОЩНОСТЬ) показана зависимость мощности микросхемы (в ваттах). год. Как и тактовая частота, мощность, потребляемая чипом, росла экспоненциально (линейно на полулогарифмическом графике) в течение многих лет, но недавно она вышла на плато.

Страница 158 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК A.3 Тактовая частота микропроцессора (МГц) в зависимости от времени (1985–2010 гг.).

РИСУНОК A.4 Рассеиваемая мощность микропроцессора (Вт) с течением времени (1985–2010 гг.).

Страница 159 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10. 17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

Чтобы поместить эти тенденции в контекст, нам следует заглянуть еще дальше в историю. Курцвейл и другие утверждают, что улучшения производительности в недавнюю эпоху микропроцессоров или закона Мура следуют более длительной исторической тенденции. ¹ В частности, в оценках Курцвейла повышения производительности компьютеров в 20-м веке он обнаружил, что на протяжении всего столетия производительность компьютеров увеличивалась экспоненциально, и это экспоненциальное улучшение, если вообще было, ускорялось. Хотя его точные цифры остаются открытыми для обсуждения, ясно, что производительность компьютеров росла в геометрической прогрессии на протяжении всего 20-го века.

Что принесет остаток 21 века? Оптимисты предсказывают, что тенденция Курцвейла сохранится. Пессимисты обеспокоены тем, что однопоточные архитектуры и дополняющая их технология металло-оксид-полупроводников достигают своего предела, что многопоточное программирование не принесло широкого успеха, а альтернативные технологии по-прежнему недостаточны. Наша работа, как это предлагается в остальной части этого отчета, состоит в том, чтобы доказать правоту оптимистов.

______________

¹ Закон ускоряющейся отдачи, Рэй Курцвейл, http://www.kurzweilai.net/articles/art0134.html?printable=1.

Страница 155 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

Страница 156 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

Страница 157 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

Страница 158 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

Страница 159 Делиться Цитировать

Предлагаемая ссылка: «Приложение A: История производительности компьютеров». Национальный исследовательский совет. 2011. Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень? . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/12980.

×

Сохранить

Отменить

Далее: Приложение B: Биографии членов и сотрудников Комитета »

Эссе о производительности компьютера — академический магистр

Производительность компьютера относится к объему работы, которую может выполнить компьютерная система. Основываясь на различных контекстах, при оценке высокой производительности компьютера следует учитывать высокую пропускную способность. Пропускная способность относится к скорости, с которой компьютер обрабатывает свои инструкции. Другие вещи, которые следует учитывать, включают короткое время отклика при обработке определенных типов работы, минимальное использование ресурсов компьютера, высокую пропускную способность и более высокую скорость сжатия и распаковки данных (Thomas 11). Кроме того, компьютерная система должна гарантировать высокую доступность, а также обеспечивать более короткое время передачи данных. Производительность компьютерного программного обеспечения определяет качество программного обеспечения, которое определяет взаимодействие между людьми и компьютерами.

Для понимания аспекта производительности компьютера необходимо изучить, что подразумевается под проектированием производительности (Томас 13). Этот термин применяется в области разработки программного обеспечения для обозначения всех наборов ролей, практик, реализованных навыков, используемых инструментов, выполняемых действий и результатов, возникающих на каждом этапе жизненного цикла разработки системы (SDLC). Все эти элементы обеспечивают соответствие проектирования и анализа системы требованиям к производительности, изложенным в решении. Кроме того, проектирование производительности включает в себя все компромиссы, которые определяют различные типы производительности. Следовательно, улучшение работы ЦП потребует улучшения всех аспектов производительности. Кроме того, инженерия производительности приложений (APE) в рамках инженерии производительности служит для преодоления любых проблем, связанных с производительностью приложений в таких средах, как облачные вычисления, разработка мобильных приложений и наземные ИТ (Thomas 17). Здесь такие элементы, как навыки, практика и результаты на каждом этапе жизненного цикла приложения, гарантируют, что разработка системы сможет удовлетворить все нефункциональные требования к производительности.

Аспекты производительности

Аспекты производительности относятся к вещам, которые можно измерить при оценке производительности системы. Эти аспекты относятся, среди прочего, к таким элементам, как время отклика, задержка, доступность, масштабируемость и эффективность.

Доступность

Доступность системы измеряется путем проверки ее надежности; повышение надежности приводит к повышению доступности системы, поскольку это приводит к сокращению времени простоя. Другая стратегия повышения доступности системы включает повышение ее ремонтопригодности и тестируемости. Повышение ремонтопригодности становится проще по сравнению с повышением надежности (Osterhage 13). Оценки ремонтопригодности влекут за собой адекватное управление темпами ремонта и связанными с ними процессами, чтобы гарантировать точность. Однако оценки надежности содержат неопределенности, поскольку они значительны и часто приводят к проблемам доступности даже при чрезвычайно высоких уровнях ремонтопригодности.

Время отклика

Время отклика — это время, необходимое компьютерной системе для создания ожидаемого результата на основе некоторых входных данных. Кроме того, время, необходимое системе для обработки запросов на услуги, помогает определить время отклика. Таким образом, область вычислений выводит три элемента, которые суммируют время отклика. Во-первых, есть время обслуживания, которое относится ко времени, затраченному на выполнение запрошенной задачи (Osterhage 18). Во-вторых, есть время ожидания, которое представляет собой продолжительность процесса в очереди, прежде чем он начнет выполнение. Наконец, есть передача времени. Это относится ко времени, затраченному на сбор входных данных, их выполнение и создание обратной связи для запрашивающей стороны.

Скорость обработки

Выбор архитектуры компьютера зависит от скорости, с которой система может работать с уже существующим и предварительно скомпилированным компьютерным программным обеспечением. Следовательно, рабочая частота определяет быстродействие компьютерной системы. Это означает, что чем выше скорость обработки, тем мощнее компьютерная система.

Пропускная способность канала

Пропускная способность канала относится к максимальной границе, которую может выдержать канал связи при передаче информации с определенной скоростью. Основываясь на теореме кодирования зашумленного канала, предельная скорость передачи информации определяет пропускную способность канала путем сравнения единиц информации, передаваемых в единицу времени и с наименьшей вероятностью ошибок (Osterhage 25). Следовательно, максимальная скорость прохождения информации между входом и выходом канала определяет его пропускную способность. Входное распределение определяет уровень максимизации.

Задержка

Задержка относится к временной задержке в компьютерной системе, особенно при выполнении различных процессов. Ограниченная скорость, которая определяет скорость любого физического взаимодействия, определяет задержку системы. Эта скорость обычно представляет собой цифру, равную скорости света или ниже. Следовательно, любая физическая система с пространственными размерами, отличными от нуля, должна испытывать некоторый уровень задержки. Определение нижнего предела задержки при общении зависит от используемого средства связи. Кроме того, задержка может также относиться к задержке между вводом пользовательских команд в систему и временем, когда компьютер генерирует результаты (Osterhage 29).). Следовательно, задержка оказывает более сильное влияние на удовлетворенность пользователей и удобство использования в отношении взаимодействия человека с компьютером. Разработка вычислительных систем реального времени должна обеспечивать отклик в наихудшем случае, требуя, чтобы ЦП был установлен на низкую задержку прерывания, особенно при наличии детерминированного отклика.

Пропускная способность

Потребляемые или доступные данные, которые формируют коммуникационные ресурсы, измеряемые в битовой скорости, создают пропускную способность в компьютерных сетях. Стандартной единицей измерения пропускной способности является бит в секунду, выраженный в бит/с (Osterhage 31). Кроме того, пропускная способность может определять пропускную способность канала, чистую скорость передачи данных или максимальную пропускную способность канала связи в компьютерной системе.

Пропускная способность

Пропускная способность относится к скорости выполнения процесса. Единицы измерения пропускной способности обычно учитывают обратную величину задержки распространения, выраженную в секундах на выход. Следовательно, пропускную способность можно приравнять к вычислительному устройству, такому как встроенный процессор, выполняющему специальную функцию, например упрощение системного анализа. Другие аспекты производительности включают масштабируемость, которая относится к способности расширять сеть или компьютерную систему для размещения большего количества процессов (Osterhage 37). Кроме того, существует относительная эффективность и энергопотребление, что влечет за собой количество энергии, используемой компьютерной системой при выполнении различных операций. Помимо аспектов, есть несколько других факторов, которые могут негативно повлиять на производительность компьютера.

Факторы, влияющие на производительность компьютера

Время от времени компьютер может работать медленно или быстро при выполнении различных процессов. Скорость обычно зависит от нескольких факторов, таких как объем памяти на жестком диске, скорость ЦП, размер оперативной памяти (ОЗУ), способность компьютера к многозадачности, тип установленной видеокарты и процесс. дефрагментации файлов.

Скорость процессора

Скорость процессора, как и тактовая частота, относится к частоте выполнения инструкций процессором. Скорость также относится к частоте обработки данных в ЦП (Jouppi et al. 20). Единицей измерения скорости процессора является количество циклов в секунду, также известное как мегагерц (МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Следовательно, выполнение компьютерных процессов будет быстрее при высокой тактовой частоте.

Размер ОЗУ

Оперативная память (ОЗУ) является жизненно важным компонентом каждого компьютера. Оперативная память используется для хранения информации и данных о текущих процессах, запущенных на компьютере. Следовательно, извлечение данных, сохраненных в оперативной памяти, должно быть быстрым, простым и понятным (Jouppi et al. 25). Производительность компьютера прямо пропорциональна размеру его оперативной памяти. Следовательно, чем больше объем оперативной памяти компьютера, тем выше производительность. Ограниченный объем оперативной памяти приводит к замедлению работы компьютера.

Скорость жесткого диска

Скорость жесткого диска относится к скорости записи и чтения файлов в памяти. Однако скорость диска значительно различается из-за таких факторов, как тип диска, производитель, а также его использование (Jouppi et al. 29). Следовательно, компьютерная система с жестким диском, поддерживающим высокую скорость доступа, обеспечивает более высокую производительность.

Место на жестком диске

Жесткий диск с большим объемом памяти обеспечивает высокую производительность компьютера. Следовательно, меньшее дисковое пространство приводит к замедлению работы компьютера. Хранение большего количества данных на жестком диске означает дальнейшее использование памяти и, следовательно, уменьшение объема памяти, необходимого процессору для выполнения своих операций.

Количество процессов, запущенных на компьютере

Метод многозадачности обычно приводит к незначительному снижению производительности компьютера. Многозадачность использует больше физической памяти при запуске различных приложений, поскольку каждый процесс должен конкурировать за доступные ресурсы. С другой стороны, если на компьютере выполняется только одно приложение, единственный процесс использует всю память, и, следовательно, выполнение будет быстрее (Jouppi et al. 33). Следовательно, увеличение количества одновременно запущенных приложений приводит к снижению производительности компьютера. Обычно, когда такие приложения конкурируют за доступные ресурсы, это может привести к взаимоблокировке. Взаимоблокировка прерывает работу компьютера, вызывая значительное замедление выполнения процесса.

Тип графической карты

Графическая карта обычно влияет на скорость рендеринга изображения. Мощные графические карты незаменимы в областях, требующих рендеринга изображений и видео, таких как компьютерный дизайн и архитектура (Jouppi et al. 36). Качество изображений, видео и возможность анимации зависит от производительности компьютера. Инструменты графического дизайна обычно охватывают большинство процессов, выполняемых одновременно. Следовательно, выбор видеокарты будет определять, насколько быстро или медленно компьютерная система будет выполнять свои процессы. Таким образом, интеграция мощной видеокарты повысит производительность компьютера, особенно при работе с графическими изображениями и видео.

Дефрагментация файлов

Дефрагментация файлов необходима, поскольку она облегчает чтение и выполнение файлов. Однако дефрагментация файлов вынуждает компьютер применять методы многозадачности, которые могут снизить производительность компьютера. Таким образом, процесс дефрагментации файлов может быть возможен и быстрее только при использовании компьютерных систем с более высокой скоростью процессора. Они также должны иметь значительно большую оперативную память (Jouppi et al. 41). Компьютерная система с высокой скоростью вычислений легко реализует многопоточность процесса.

Заключение

Производительность компьютерной системы имеет важное значение при выполнении различных процессов, особенно если они связаны с вводом и выводом данных. Таким образом, различные аспекты производительности компьютера определяют, как ему удается реагировать на различные процессы. Определяющими факторами являются доступность, скорость обработки, пропускная способность канала, задержка и потребляемая компьютером мощность. Кроме того, очевидно, что на производительность компьютера влияет несколько факторов.