Разработка и исследование аналитического метода оценки вычислительной способности компьютеров

• Автор: Ракитский, Антон Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. ВЬІЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ
1.1 Вводная часть
1.2. Краткий обзор современных тенденций в области оценки производительности
1.3. Основные идеи и определения
1.4. Пример расчета вычислительной способности абстрактного компьютера
1.5. Программный комплекс для оценки вычислительной способности
процессоров и вычислительных систем
Выводы
ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПРОЦЕССОРОВ INTEL И AMD
2.1. Оценка производительности ранних моделей процессоров Intel.
2.1.1. Оценка производительности компьютера на базе процессора Intel 80
2.1.2. Оценка производительности компьютера на базе процессора Intel 80
2.1.3 Оценка производительности компьютера на базе процессора Intel Pentium(P5)
2.1.4 Оценка производительности компьютера на базе процессора Intel
Pentium MMX
2.1.5. Анализ результатов для ранних моделей процессоров Intel
2.2. Оценка производительности современных моделей процессоров Intel и AMD
2.2.1. Особенности определения вычислительной способности процессоров семейства Intel Р
2.2.2. Оценка вычислительной способности процессоров микроархитектуры NetBurst (Pentium 4, Pentium D)
2.2.3. Оценка вычислительной способности для процессоров с микроархитектурой PM (Pentium М, Intel Core Solo)
2.2.4. Оценка вычислительной способности для процессоров Core 2 (Merom)
2.2.5. Оценка вычислительной способности процессоров AMD К10 ....72 Выводы
ГЛАВА 3. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ СУПЕРКОМПЬЮТЕРОВ
3.1. Основные определения и понятия
3.2. Обзор существующих методик оценки производительности суперкомпьютеров
3.3. Вычислительная способность суперкомпьютеров
3.3.1. Вычислительная способность сетевого процессора
3.3.2. Пример определения вычислительной способности сетевого процессора
3.4. Определение вычислительной способности суперкомпьютера на примере ASCI Red
3.5. Анализ полученных результатов
3.6. Применение метода в сфере облачных вычислений
Выводы
ОСНОВНЫЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
А. Программный комплекс для автоматизации оценки вычислительной
способности компьютеров и вычислительных систем
А.1. Программа нахождения вычислительной способности по
характеристическому уравнению
А.2. Программа для преобразования списка инструкций компьютера в
характеристическое уравнение (фрагмент)
А.З Программа для построения списка инструкций компьютера в
требуемом формате представления (фрагмент)
Б. Список инструкций некоторых процессоров в заданном формате
Б.1. Список инструкций для процессоров Intel Р
Б.2. Список инструкций для процессоров AMD К
Б.З. Список инструкций для процессоров Intel Core
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования В последние десятилетия компьютерная техника проникла практически во все сферы деятельности человека, вычислительные модули устанавливаются в обычные бытовые устройства вроде чайника или стиральной машины. И с каждым годом требования к производительности компьютеров и устройств с вычислительными модулями только увеличиваются. Например, современные мобильные телефоны уже имеют более высокую производительность, чем была у самых мощных настольных компьютеров десять лет назад. Основными частями компьютера, определяющими его производительность, являются процессор и память различных типов. Количество владельцев компьютеров ежегодно растёт, и производители компьютеров под давлением высокого спроса постоянно наращивают объемы выпуска вычислительных модулей для электронных устройств, разрабатывают новые модели процессоров. И перед компаниями, занимающимися производством вычислительных модулей и перед рядовыми пользователями остро стоит вопрос объективной оценки и сравнения производительности различных компьютеров. Для пользователей важной задачей является сравнение компьютеров, и выбор наиболее экономичного варианта, который при этом способен решать стоящие перед пользователем задачи. Производителям же требуется сравнивать производительность новых разрабатываемых компьютеров с уже существующими моделями, в том числе с моделями конкурентов. С похожей задачей сталкиваются и клиенты на облачных сервисах, на которых арендуют вычислительные мощности. Они сами определяют архитектуру и устройство облачной вычислительной системы: количество вычислительных узлов, их состав, объёмы памяти различных видов. Клиенты облачных сервисов рассматривают различные конфигурации системы и определяют, какая из них будет более подходящей, для чего необходимо оценивать и сравнивать их производительность.
Оценка производительности компьютеров в настоящее время производится при помощи так называемых бенчмарков. Бенчмарк - это
Дальше идут команды с одним операндом - регистром. Рассмотрим группы более подробно: команды (DEC, INC, NEG, NOT, RCL, RCR, ROL, ROR, SAL, SAR, SHL, SHR), которые используют регистры (AX, CX, DX, BX) и выполняются за 2 такта; команда (PUSH), которая использует регистры (АХ, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI) и выполняется за 3 такта; команда (POP), которая использует регистры (АХ, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI) и выполняется за 5 тактов; команды (IMUL, MUL), которые используют регистры (АХ, CX, DX, ВХ) и выполняются за 21 такт; команда (DIV), которая использует регистры (АХ, CX, DX, ВХ) и выполняется за 22 такта; команда (IDIV), которая использует регистры (АХ, CX, DX, ВХ) и выполняется за 25 тактов.
Третьей группой слагаемых будут команды, операндом у которых выступает память. В этой группе мы разобьем команды на две подгруппы: команды, которые адресуют ячейки памяти одного сегмента (64 Кбайт или 215 слов) и команды, которые адресуют всю доступную память (1 Мбайт или 219 слов), но для этого необходима смена значения сегментного регистра командой MOY, так как в Intel 80286 использовалась сегментная модель памяти. Первая подгруппа: команды (POP, PUSH), выполняющиеся за 5 тактов; команды (DEC, INC, NEG, NOT, RCL, RCR, ROL, ROR, SAL, SAR, SHL, SHR), выполняющиеся за 7 тактов; команды (IMUL, MUL), выполняющиеся за 24 такта; команда (DIV), выполняющаяся за 25 тактов; команда (IDIV), выполняющаяся за 30 тактов. Во второй подгруппе к времени выполнения команд, описанных в первой подгруппе, добавляется 2 такта, за которые выполняется команда MOV, меняющая значение сегментного регистра.
Четвертая группа слагаемых состоит из команд, которые имеют два операнда регистра. Перечислим эти команды: (ADC, ADD, AND, CMP , OR, SBB, SUB, TEST, XOR), которые выполняются за 2 такта и в качестве операндов им могут быть переданы регистры (АХ, CX, DX, ВХ); команда (MOV), которая выполняется за 2 такта и ее операнды - регистры (АХ, СХ,