Wydajność komputera

Metryki wydajności komputera (rzeczy do zmierzenia) obejmują dostępność, czas odpowiedzi, przepustowość kanału, opóźnienie, czas ukończenia, czas obsługi, przepustowość, względną wydajność, skalowalność, wydajność na wat, współczynnik kompresji, długość ścieżki instrukcji i przyspieszenie. Dostępne są benchmarki procesora.

DostępnośćEdit

Dostępność systemu jest zwykle mierzona jako współczynnik jego niezawodności – wraz ze wzrostem niezawodności rośnie dostępność (czyli mniej przestojów). Dostępność systemu może być również zwiększona poprzez strategię polegającą na skupieniu się na zwiększeniu testowalności i utrzymywalności, a nie na niezawodności. Poprawa łatwości konserwacji jest na ogół łatwiejsza niż niezawodności. Szacunki dotyczące utrzymywalności (współczynniki napraw) są również na ogół dokładniejsze. Ponieważ jednak niepewności w oszacowaniach niezawodności są w większości przypadków bardzo duże, prawdopodobnie zdominuje ona problem dostępności (niepewności przewidywania), nawet jeśli poziomy utrzymania są bardzo wysokie.

Czas reakcjiEdit

Czas odpowiedzi to całkowita ilość czasu potrzebna do odpowiedzi na żądanie usługi. W informatyce, usługa ta może być dowolną jednostką pracy od prostego IO dysku do ładowania złożonej strony internetowej. Czas odpowiedzi jest sumą trzech liczb:

• Czas obsługi – Jak długo trwa wykonanie żądanej pracy.
• Czas oczekiwania – Jak długo żądanie musi czekać na żądania ustawione w kolejce przed nim, zanim zostanie uruchomione.
• Czas transmisji – Jak długo trwa przeniesienie żądania do komputera wykonującego pracę i odpowiedzi z powrotem do żądającego.

Szybkość przetwarzaniaEdit

Większość konsumentów wybiera architekturę komputera (zwykle architektura Intel IA32), aby móc uruchomić dużą bazę istniejącego, wstępnie skompilowanego oprogramowania. Będąc stosunkowo mało poinformowanymi na temat benchmarków komputerowych, niektórzy z nich wybierają konkretny procesor na podstawie częstotliwości pracy (patrz mit megaherców).

Niektórzy projektanci systemów budujący komputery równoległe wybierają procesory na podstawie prędkości za dolara.

Pojemność kanałówEdit

Pojemność kanału jest najściślejszym górnym ograniczeniem szybkości informacji, która może być niezawodnie przesyłana przez kanał komunikacyjny. Zgodnie z twierdzeniem o kodowaniu szumów w kanale, przepustowość danego kanału to graniczna szybkość informacji (w jednostkach informacji na jednostkę czasu), którą można osiągnąć przy arbitralnie małym prawdopodobieństwie błędu.

Teoria informacji, opracowana przez Claude’a E. Shannona podczas II wojny światowej, definiuje pojęcie przepustowości kanału i dostarcza model matematyczny, za pomocą którego można ją obliczyć. Kluczowy wynik stwierdza, że pojemność kanału, jak zdefiniowano powyżej, jest dana przez maksimum wzajemnej informacji pomiędzy wejściem i wyjściem kanału, gdzie maksymalizacja jest w odniesieniu do rozkładu wejściowego.

LatencyEdit

Latencja to opóźnienie czasowe pomiędzy przyczyną a skutkiem jakiejś fizycznej zmiany w obserwowanym systemie. Latencja jest wynikiem ograniczonej prędkości, z jaką może zachodzić każda fizyczna interakcja. Prędkość ta jest zawsze mniejsza lub równa prędkości światła. Dlatego każdy system fizyczny, który ma wymiary przestrzenne różne od zera, doświadczy pewnego rodzaju opóźnienia.

Dokładna definicja opóźnienia zależy od obserwowanego systemu i natury stymulacji. W komunikacji, dolna granica opóźnienia jest określona przez medium używane do komunikacji. W niezawodnych systemach komunikacji dwukierunkowej opóźnienie ogranicza maksymalną szybkość, z jaką mogą być przekazywane informacje, ponieważ często istnieje ograniczenie ilości informacji, które są „w locie” w danym momencie. W dziedzinie interakcji człowiek-maszyna, odczuwalne opóźnienie (opóźnienie między poleceniem użytkownika a podaniem wyników przez komputer) ma duży wpływ na zadowolenie użytkownika i użyteczność.

Komputery uruchamiają zestawy instrukcji zwane procesami. W systemach operacyjnych, wykonanie procesu może być odłożone w czasie, jeśli inne procesy są również wykonywane. Dodatkowo, system operacyjny może zaplanować, kiedy wykonać akcję, którą nakazuje proces. Na przykład, załóżmy, że proces rozkazuje, aby wyjście napięcia karty komputerowej było ustawione na wysokie-niskie-wysokie-niskie i tak dalej z częstotliwością 1000 Hz. System operacyjny może zdecydować się na dostosowanie harmonogramu każdego przejścia (wysoki-niski lub niski-wysoki) w oparciu o wewnętrzny zegar. Opóźnienie jest opóźnieniem pomiędzy instrukcją procesową nakazującą przejście a sprzętem faktycznie zmieniającym napięcie z wysokiego na niskie lub z niskiego na wysokie.

Projektanci systemów budujący systemy obliczeniowe czasu rzeczywistego chcą zagwarantować odpowiedź w najgorszym przypadku. Jest to łatwiejsze do zrobienia, gdy procesor ma niskie opóźnienie przerwania i gdy ma deterministyczną odpowiedź.

Pasmo przenoszeniaEdit

W sieci komputerowej, przepustowość jest pomiarem szybkości bitowej dostępnych lub zużytych zasobów komunikacji danych, wyrażonej w bitach na sekundę lub jej wielokrotnościach (bit/s, kbit/s, Mbit/s, Gbit/s, itp.).

Bandwidth czasami określa szybkość bitową netto (aka. szczytowa szybkość bitowa, szybkość informacji lub użyteczna szybkość bitowa warstwy fizycznej), pojemność kanału lub maksymalną przepustowość logicznej lub fizycznej ścieżki komunikacyjnej w systemie komunikacji cyfrowej. Na przykład, testy szerokości pasma mierzą maksymalną przepustowość sieci komputerowej. Powodem tego użycia jest to, że zgodnie z prawem Hartleya, maksymalna szybkość danych fizycznego łącza komunikacyjnego jest proporcjonalna do jego szerokości pasma w hercach, które jest czasami nazywane szerokością pasma częstotliwości, szerokością widma, szerokością pasma RF, szerokością pasma sygnału lub szerokością pasma analogowego.

PrzepustowośćEdit

W ujęciu ogólnym przepustowość to szybkość produkcji lub szybkość, z jaką coś może być przetwarzane.

W sieciach komunikacyjnych przepustowość jest zasadniczo synonimem zużycia pasma cyfrowego. W sieciach bezprzewodowych lub sieciach komunikacji komórkowej, wydajność spektralna systemu w bit/s/Hz/jednostkę obszaru, bit/s/Hz/site lub bit/s/Hz/komórka, jest maksymalną przepustowością systemu (przepustowością zagregowaną) podzieloną przez analogową szerokość pasma i jakąś miarę obszaru pokrycia systemu.

W układach scalonych, często blok w diagramie przepływu danych ma pojedyncze wejście i pojedyncze wyjście, i działa na dyskretnych pakietach informacji. Przykładem takich bloków są moduły FFT lub mnożniki binarne. Ponieważ jednostki przepustowości są odwrotnością jednostki opóźnienia propagacji, czyli „sekund na wiadomość” lub „sekund na wyjście”, przepustowość można wykorzystać do powiązania urządzenia obliczeniowego wykonującego dedykowaną funkcję, takiego jak ASIC lub procesor wbudowany, z kanałem komunikacyjnym, upraszczając analizę systemu.

Względna wydajnośćEdit

SkalowalnośćEdit

Skalowalność to zdolność systemu, sieci lub procesu do obsługi rosnącej ilości pracy w sprawny sposób lub jego zdolność do powiększenia w celu dostosowania się do tego wzrostu

Zużycie energiiEdit

Ilość energii elektrycznej zużywanej przez komputer. Staje się to szczególnie ważne dla systemów z ograniczonymi źródłami zasilania, takimi jak baterie słoneczne, akumulatory, energia ludzka.

Wydajność na watEdit

Projektanci systemów budujący komputery równoległe, takie jak sprzęt Google, wybierają procesory na podstawie ich szybkości na wat mocy, ponieważ koszt zasilania procesora przewyższa koszt samego procesora.

Współczynnik kompresjiEdit

Kompresja jest użyteczna, ponieważ pomaga zmniejszyć zużycie zasobów, takich jak miejsce do przechowywania danych lub przepustowość transmisji. Ponieważ skompresowane dane muszą zostać zdekompresowane w celu ich wykorzystania, to dodatkowe przetwarzanie nakłada koszty obliczeniowe lub inne koszty poprzez dekompresję; sytuacja ta jest daleka od bycia darmowym obiadem. Kompresja danych podlega kompromisowi złożoności czasoprzestrzennej.

Rozmiar i wagaEdit

Jest to ważna cecha wydajności systemów mobilnych, od smartfonów, które trzymasz w kieszeni, po przenośne systemy wbudowane w statek kosmiczny.

Wpływ na środowiskoEdit

Wpływ komputera lub komputerów na środowisko, podczas produkcji i recyklingu, a także podczas użytkowania. Pomiary są podejmowane w celu zmniejszenia ilości odpadów, ograniczenia ilości materiałów niebezpiecznych i zminimalizowania śladu ekologicznego komputera.

Liczba tranzystorówEdit

Liczba tranzystorów to liczba tranzystorów na układzie scalonym (IC). Liczba tranzystorów jest najbardziej powszechną miarą złożoności układu scalonego.