Продуктивність мікропроцесорів та її оцінювання

Вхідний контроль:

1 Як Ви пов’язуєте продуктивність МП з тактовою частотою?

2 З якою метою Ви обираєте свій домашній ПК з максимальною продуктивністю?

Технічна пікова продуктивність МП – це теоретичний максимум швидкодії комп’ютера або МПС за ідеальних умов. Вона визначається як кількість обчислювальних операцій, які виконуються за секунду усіма арифметико-логічними пристроями, які є у процесорі. Максимальна швидкодія досягається при обробленні нескінченної послідовності не зв’язаних між собою за даними команд, які також не конфліктують при доступі до пам’яті. Практично жодна система не може довго працювати з максимальною продуктивністю, але майже всі комп’ютери досягають 0,8…0,95 максимуму.

Для оцінки пікової продуктивності потрібно знати тактову частоту процесора, розрядність оброблюваних даних, пропускну здатність та кількість внутрішніх шин, перелік функціональних пристроїв.

Відповідність між одиницями вимірювання тактової частоти та продуктивності процесора установлюється для одного конвеєра такою: 1 МГц відповідає 1 MFLOPS або 1 MIPS пікової залежно від типу операції – з плаваючою або фіксованою точками. Для суперскалярних процесорів пікова продуктивність обчислюється множенням значення тактової частоти на кількість паралельно виконуваних операцій.

Складна архітектура сучасних високопродуктивних процесорів – суперскалярна та суперконвеєрне оброблення даних, багаторівнева пам’ять тощо призводять до того, що характеристики швидкодії на рівні внутрішніх пристроїв суттєво залежать від програми та даних.

У світовій практиці набуло широкого розповсюдження використання наборів задач (тестів), характерних для визначеної області застосування обчислювальної техніки, для оцінки продуктивності комп’ютерів. Час, необхідний для вирішення кожної задачі з набору, складає основу для обчислення індексу продуктивності, який є відносною оцінкою.

Першу групу тестів складають компанії-виробники для попередньої оцінки. Головна їх особливість полягає в тому, що вони орієнтовані на порівняння обмеженої кількості комп’ютерів, які часто відносяться до одного сімейства. Прикладом такої оцінки для МП з архітектурою х86 компанія Intel запропонувала індекс продуктивності iCOMP (Intel Corporative Microprocessor Performance), а в якості еталонного прийнятий процесор І80486 SX-25, для якого індекс дорівнює 100. Індекс iCOMP визначається при виконанні суміші операцій, яка складається з 67% операцій над 16-розрядними цілими, 3% операцій над 16-розрядними числами з плаваючою точкою, 25% – над 32-розрядними цілими та 5% – над 32-розрядними числами з плаваючою точкою й оцінює тільки продуктивність мікропроцесора, а не системи.

Стандартні тести, орієнтовані на порівняння широкого спектра комп’ютерів, складаються незалежними експертами або групами, об’єднуючими потужних виробників комп’ютерів. Це виключає орієнтацію тестів на конкретного виробника. Так, для оцінки серверів, які оброблюють трансакції у реальному часі, використовується набір тестів TPP–C (Transaction Processing Performance Council), а продуктивність оцінюється кількістю трансакцій, які виконуються за хвилину.

Існують також тести, які орієнтовані на вибір комп’ютерів та програмного забезпечення, найбільш придатних для вирішення певного кола задач. Такі тести дають найбільш точні оцінки продуктивності для конкретного класу додатків.

Найбільшої популярності набули пакети тестових програм компанії SPEC (Standard Performance Evalution Corporation) – SPEC 89, SPEC 92 тощо. Задачі, які входять у тестові пакети, вражають своєю різноманітністю і торкаються широких областей наукової та прикладної діяльності: задача з теорії мереж, інтерпретатор мови Lisp, Unix – утиліта пакування тестового файла 1 Мбайт, який стискається у 20 разів, моделювання керування рухом робота з використанням відеосистеми, моделювання вуха людини тощо. В останні версії тестів були включені задачі для оцінки продуктивності процесора у багатозадачному режимі для однорідного навантаження (комп’ютер виконував багато копій одної програми), а результатом вимірювань був нормований загальний час виконання всіх копій.

Тестовий пакет SYS Mark 2007 вимірює продуктивність процесорів у складі ПК у реальних додатках. Тест вміщує сценарій, в якому моделюється підготовка веб-сайта, який навчає. Медіаконтент використовує Adobe Illustrator CS2, Adobe Photoshop CS2, Macromedia Flash та Microsoft Power Point 2003. За сценарієм виготовляється відеоролик з використанням нелінійного монтажу та різних ефектів. Ролики монтуються з різних джерел і вміщують статичні зображення.

Тестовий пакет SYS Mark 2007, Productivity модулює типову офісну роботу: використання e-mail, обробку даних, керування проектом і роботу з документами. Тест працює з додатками: Microsoft Excel 2003, Microsoft Outlook 2003, Microsoft Power Point 2003, Microsoft Word 2003, Microsoft Project 2003 та WinZip 10.0.

Тестовий пакет SYS Mark 2007, 3D присвячено створенню архітектурної презентації, яка вміщує фотореалістичне зображення об’єкта і ролик, де проектований будинок облітається літаком. У сценарії використовуються додатки AutoDesk 3ds Max 8 та Sketch Up 5.

Контрольні питання:

1 Що таке технічна продуктивність МП?

2 Як вона оцінюється?

3 Що таке реальна продуктивність МП?

4 Які Ви знаєте способи оцінки реальної продуктивності?

5 Які шляхи підвищення продуктивності МП Ви знаєте?

6 Які задачі входять до пакетів тестових програм оцінювання продуктивності МП?

Контрольні питання підвищеної складності:

1 Чому в пакети тестових програм залучають задачі оброблення зображень?

2 Які ще задачі Ви могли б запропонувати для використання у пакетах тестових програм?

8 ВИКОРИСТАННЯ СУЧАСНИХ МІКРОПРОЦЕСОРІВ

У ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНОМУ ОБЛАДНАННІ

(Для поглибленого вивчення)

Вхідний контроль:

1 Які системи телекомунікацій Ви знаєте?

2 Які з них працюють на основі мікропроцесорів та мікропроцесорних систем?

Понад 50% сучасного мережного обладнання використовують персональні комп’ютери на основі процесорів фірми Intel та сумісних з ними або вбудовують їх у пристрої шлюзів, маршрутизаторів, інтегрованих платформ, систем комутації.

В усіх засобах зв’язку, будь-то квазіелектронні АТС, електронні АТС, цифрові системи комутації, шлюзи, маршрутизатори та інші мережні пристрої, інтегровані платформи тощо, використовуються багатопроцесорні системи як менш двопроцесорні, або такі, що складаються з двох комп’ютерів. Можливий розподіл між кількома різними процесорами в одній системі функцій керування та цифрового оброблення сигналів. Тоді це універсальний процесор та до 20 – 30 процесорів цифрового оброблення сигналів, як правило, фірм-виробників Motorola, Analog Devices, Texas Instruments.

Нижче наведені приклади застосування МП фірми Intel у телекомунікаційному обладнанні.

Централізовані керувальні системи складаються з центрального пристрою керування, периферійних пристроїв керування. Керування усіма процесами на вузлі комутації квазіелектронних АТС виконує двомашинний керувальний комплекс. Наприклад, система комутації “Квант-Е” використовує два персональних комп’ютери на МП Intel 486DX, один комп’ютер виконує усі функції керування в автоматичному режимі, а другий знаходиться у гарячому резерві. У синхронному режимі обидва комп’ютери синхронно виконують одні й ті ж самі функції і на певних станах оброблення порівнюють результати з метою підвищення надійності та достовірності оброблення викликів. У режимі розподілу навантаження обидва комп’ютери обслуговують виклики паралельно, що підвищує продуктивність приблизно в два рази.

Система комутації “Квант-Е” використовує двомашинну систему на базі системних плат IBM PC “PCA-6143 P” із процесором Intel 486DX з тактовою частотою не менше ніж 133 МГц, а останні моделі використовують процесори Pentium.

Багато фірм, які випускають шлюзи, використовують як керувальний та оброблюючий пристрій персональні комп’ютери на мікропроцесорах фірми Intel та Intel-сумісних. Так, фірма Clarent використовує ПК з двома процесорами Pentium Pro для оброблення, передавання та приймання телефонних дзвінків та факсів по мережі ТСР/ІР.

Фірма Comdial випускає шлюз IР-телефонії на базі кількох серверних пристроїв на 2-х або 4-х Pentium Pro, а кодування/декодування мовного сигналу здійснюється на DSP.

Шлюзи фірми Franclin Telecom використовують для кожного каналу ІP-телефонії один кодек G.729 для стиснення мовних сигналів у 8 разів на DSP. У цілому шлюзи працюють під ОС UNIX на універсальному процесорі і мають 24 голосових канали.

WebPhone Exchange (WGX) Server компанії Netspeak переводить дзвінки зі звичайних телефонів у мережу ІР та дзвінки з додатка Webphone у телефонну мережу. WGX має процесор Pentium (200 МГц) та працює з ОС NT. Дзвінок за допомогою WGX може бути спрямований з WebPhone на звичайний телефон і навпаки, з телефону на телефон, зі сторінки Web на звичайний телефон. Це потребує не менше двох серверів WGX, які підтримють кодек Microsoft GSM. WGX мають доступ до інформації про маршрути WGX через Connection Server. Система здатна реєструвати події у реальному часі завдяки серверу NetSpeak Database Services (DBS) і підтримувати управління викликами у реальному часі.

Internet Gateway компанії Rockwell дозволяє спілкуватися користувачам Web і Internet та співробітникам центру обслуговування без телефону або додаткової лінії при збереженні з’єднання у вузлах Web. Сервер Internet Gateway поставляється разом з додатком WebPhone і має апаратну платформу мультимедійного ПК на базі ОС Windows.

Фірма VocalTec випускає шлюзи ІP-телефонії – VocalTec Telephony Gateway Release 3.1. Ця система на базі NT для організації моста між телефонною мережею та Intranet, Internet з підтримкою дзвінків з телефону на ПК та з Web на телефон. Після з’єднання зі шлюзом автоматичний секретар запитує в абонента телефонний номер адресата, після чого номер вводиться з клавіатури. Місцевий шлюз автоматично визначає, що виклик треба адресувати віддаленому шлюзу. Система надає також послугу інтерактивній голосовій відповіді, відправки факсів у реальному часі або з проміжним зберіганням. Шлюз використовує механізм автоматичного визначення для запобігання роз’єднання в результаті довгих періодів мовчання. Модуль Surf&Call для броузера Web дозволяє дзвонити з сервера Web на звичайний телефон. Користувачі можуть звертатися до голосової пошти за технологією DTMF, а віддалені користувачі ПК отримують зручний доступ до мережі через VocalTec Internet Phone. Ця технологія буде корисною корпораціям з кількома офісами, якщо вони надають додаткові платні послуги провайдерам Internet. Версія шлюзу 3.2 замінює магістральні лінії (одноступеневий набір номера). Шлюз забезпечує 8 ліній.

Шлюз Інтернет-телефонії фірми Intertel виконано у вигляді автономного сервера з окремими платами обробки голосового сигналу за протоколами Н.323 та G.723.1. Він підтримує сторінки Web з кнопками з функцією „натисни, щоб поговорити”. Система побудована на ПК, який працює під ОС NT, і вимагає процесора, який підтримує цю ОС, тобто не нижче Pentium.

Обладнання ІP-телефонії фірми Cisco має архітектуру AVVID (Architecture for Voice, Video and Integer Data) і пропонує широку номенклатуру обладнання для ІP-телефонії, яке призначене для застосування у корпоративних мережах, створення серверів багатофункціональних систем цифрової телефонії, підключення її до мереж загального користування, надання сучасних сервісів для абонентів. Усі пропоновані системи можуть масштабуватись від кількох десятків до сотень тисяч абонентів, у тому числі віддалених один від одного географічно.

До базових пропозицій компанії можна віднести такі: ІР-телефони з власною ІР-адресою, які можна підключати до будь-якого Н.323-сумісного пристрою та користуватись типовим ПЗ, наприклад, Microsoft NetMeeting.

Сервер Call Manager реалізує керування телефонними з’єднаннями, сервісами в системі адміністрування тощо. Сервери можуть об’єднуватись у кластери.

ПЗ Call Manager установлюється на ПК не нижче Pentium під Windows NT, підключений до ІP-мережі, ІР-телефон або програмно реалізований віртуальний телефон, і забезпечує такі можливості, як утримання дзвінка, переспрямування дзвінка, перехоплення дзвінка, ідентифікацію абонента, який викликає. Інтерфейс SMDI ПЗ Call Manager забезпечує інтеграцію з голосовою поштою, інтерактивними системами мовного зв’язку для складання звітності про телефонні послуги, ПЗ для білінга.

За обсягом продажу обладнання ІР РВХ на світовому ринку лідирує компанія CISCO. Вона проводить політику переходу до єдиної системи комунікацій за протоколом ІР. ПЗ CISCO Call Manager реалізують функції телефонної офісної УАТС і працюють на відокремленому сервері під Windows 2000 з процесором не нижче Pentium III Xeon. Система може бути розподіленою або централізованою, масштабується, дозволяє швидко нарощувати мережу для передавання голосу, підмикати нові офіси, підтримувати систему уніфікованої обробки повідомлень Unity (інтегровану з Microsoft Exchange та Lotus Notes) тощо. Версія Call Manager 3.3.2 здатна обслуговувати до 30 тис. ІР-телефонів, має розширену сигналізацію Q.SIG (протокол SIP поки не підтримується). Call Manager може використовуватись у поєднанні з традиційною УАТС або як окреме рішення. Кілька серверів під Call Manager можуть об’єднуватись у кластери (до 8 вузлів), сервер може знаходитись у клієнта, в оператора, здійснювати все керування ІР-телефонією корпорації, адміністрування та налаштування мережі. Нова модульна ІР РВХ ICS 7750 з функціями підтримки адміністратора викликів, функцій голосової пошти та IVR на основі архітектури AVVID CISCO пропонує кілька десятків продуктів. Завдяки ОС IOS CISCO маршрутизатори можуть виконувати функції малих АТС та підтримують сотні ІР-телефонів, адаптери АТА186, призначені для підключення до Ethernet аналогових телефонів, модемів, факсів.

Фірма Siemens представляє IP BPX HiPath серії 3000 та 5000 на ОС Windows NT, процесори не нижче Pentium на 250-300 користувачів та УАТС Hico з підтримкою ІР.

Комунікаційна платформа 3300 ICP канадської компанії MITEL NETWORKS Ltd, основана на технології IP, призначена для середнього та корпоративного бізнесу з приватними офісами. Усі компоненти платформи керуються через Web-браузери. Одна платформа 3300 ICP підтримує 100 IP-телефонних номерів, забезпечує голосовий зв'язок, сигналізацію, централізоване оброблення даних та системні телекомунікаційні ресурси. Контролер підключається до клієнтської локальної мережі та до IP-пристроїв за допомогою чотирьох портів комутатора 10/100 Base T Ethernet. Універсальний блок аналогових послуг 3300 Mitel Network вміщує 16 внутрішніх аналогових телефонних ліній та 4 зовнішніх міських телефонних лінії. Універсальний блок мережних послуг 3300 Mitel Network забезпечує Т1 або Е1 з'єднання і підтримує до двох інтерфейсів Т1 або Е1 на модуль. Протоколи, підтримувані Т1 інтерфейсами: T1CAS – Digital E TAM, Digital CO, Digital DID T1 CCS. Первинна швидкість ISDN (4ESS, 5ESS, DHS 100, DSM 250, N 12, N 13), XNET через PRI, DASSII, MSDN/DPNSS. Протоколи, підтримувані Е1 інтерфейсом: Q.Sig, ISDN, XNET через PRI, DASSII, MSDN/DPNSS. Блок мережних послуг R2NSU забезпечує з'єднання з міжстанційними трактами R2, використовуючими цифрову сигналізацію MF-R2. Один блок R2 NSU підтримує до двох трактів, додаткові тракти можуть додаватись до 3300 ICP при з'єднанні двох NSU. Блок BRI NSU забезпечує з'єднання для передачі голосу та даних через інтерфейси основного доступу (BRI) для ISDN. Один блок підтримує 15 BRI U-інтерфейсів. IP-консоль 5550 основана на базі ПК має високоякісний графічний інтерфейс (GUI). Вимоги до ПК, на якому інсталюється консоль, такі: процесор Pentium, OC Microsoft Windows 2000 Professional, 128 МВ доступної RAM 4 GB жорсткого диску тощо.

АТС системи Квант-Е використовує як центральний пристрій управління двомашинний комплекс на базі системних плат з процесором Intel 386DX-40 (або сумісних). Фірма Micom (відділення Nortel) розробила плату Vo/IP Phone/Fax IP Gateway – шлюз ІP-телефонії. Базовими блоками шлюзу є голосові плати та комплект програмного забезпечення для конфігурації системи, керування викликами, налагодження, протоколів пріоритезації для маршрутизаторів тощо. Micom розробила ефективні методи подавлення пауз, завдяки яким пропускна здатність знижується до 7 кбіт/с для однієї розмови за рахунок зупину передавання, коли абонент робить паузи між словами. Досить розвинене програмне забезпечення Micom потребує дуже малих процесорних ресурсів: йому достатньо процесора І80486.

При виборі типу мікропроцесора або мікроконтролера для мережного пристрою певного призначення визначальним є наявність апаратної підтримки комунікаційних функцій та висока продуктивність. За рахунок наявності вбудованих функцій необхідна частота процесора може бути знижена. Для обробки пакетів у сучасних мережах важлива наявність у процесорі кешу 1- та 2-го рівнів, що забезпечить високу швидкість мережі.

Фірми AMD та SUN випускають сервери Sun Fire для центрів обробки даних на основі МП AMD Opteron, які є 64-розрядними. У табл. 8.1 наведені основні характеристики таких серверів.

У табл. 8.2 та 8.3 наводяться характеристики робочих станцій та серверних систем Sun Fire.

Таблиця 8.1 – Сервери Sun Fire для центрів обробки даних

Продовження табл. 8.1

Закінчення табл. 8.1

Таблиця 8.2 – Робочі станції Sun Fire

Таблиця 8.3 – Серверні системи Sun Fire

Контрольні питання:

1 Які архітектурні особливості сучасних 32- та 64-розрядних мікропроцесорів фірми Intel зумовили їх широке застосування у телекомунікаціях?

2 З якою метою у шлюзах використовують МП фірми Intel?

3 Під якою операційною системою працюють шлюзи, які використовують МП фірми Intel?

4 Як використовуються ПК на МП фірми Intel у АТС системи Квант-Е?

5 Як використовує фірма CISCO МП Pentium ІІІ Хеоn?

6 Як використовуються МП фірми Intel в обладнанні ІP-телефонії?

Контрольні питання підвищеної складності:

1 В якому обладнанні використовуються двоядерні процесори Opteron фірми AMD?

2 Під якими операційними системами працюють робочі станції Sun Fire?

3 Які вимоги пред’являють до операційних систем, під якими працюють мультиядерні процесори?

• ⇐ Назад
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 181920
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• Далее ⇒