Повышение производительности компьютерных систем
ительную часть времени находится в режиме ожидания.
Поэтому разработан более экономичный режим обмена данными - ввод и вывод по
прерыванию. В этом режиме выполнение основной программы компьютером
чередуется с выполнением подпрограмм ввода и вывода.
Повышение производительности в компьютерных сетях.
Быстрое проникновение информационных технологий в коммерцию, банковское
дело, образование и сферу развлечений в совокупности с неуклонно
увеличивающейся мощностью компьютеров и емкостью устройств хранения данных
предъявляет все большие требования к сетям связи. На повестку дня выходят
широкополосные каналы связи.
Согласно прогнозам, мощность персональных компьютеров и high-end-
вычислительных машин в ближайшие 15 лет увеличится более чем в тысячу раз,
соответственно и потребности в объеме трафика по опорным сетям связи
вырастут в десятки и сотни раз. Эти тенденции стимулируют исследования в
области высокопроизводительных сетевых решений. Самые быстрые линии
передачи данных - оптоволоконные - требуют соответствующие технологии
построения быстрых и гибких сетей. Одной из таких технологий является
временное уплотнение каналов.
Современные технологии ATM и SDH решают задачу повышения
производительности сетей лишь в краткосрочной перспективе. Их дальнейшее
развитие сопровождается увеличением сложности и цены электронного
оборудования, заставляя разработчиков обратить взор в сторону оптических
технологий связи.
Связь по оптоволокну - пока единственный способ удовлетворить огромные
потребности в скоростной передаче данных. Главными технологиями,
позволяющими наиболее полно на сегодняшний день использовать поистине
громадные возможности волокна, являются уплотнение каналов с разделением по
спектру (WDM, или спектральное уплотнение) и с временным разделением (OTDM,
или временное уплотнение).
И та и другая технологии важны не только для повышения скорости передачи
данных, но и для ускорения коммутации и маршрутизации. Уже разработаны
необходимые средства для решения этих задач без использования электронных
устройств. Таким образом, снимаются ограничения, накладываемые
электроникой. Временное и спектральное уплотнения не являются
взаимоисключающими, хотя использование первого с некоторыми видами волокон
затруднено. Более того, эти подходы могут быть скомбинированы. Небольшое
число OTDM-каналов может быть объединено с помощью WDM, увеличивая емкость
линии.
Представим, что нам нужно установить локальную сеть с большой пропускной
способностью, так сказать, с заделом на будущее. Чем соединить между собой
компьютеры? Еще недавно ответ был очевиден - коаксиал или витая пара (UTP)
с третьей по пятую категории. Если речь шла о магистральных коммуникациях,
прокладывалось оптическое стекловолокно. С развитием технологии выбор
расширился. Появилась расширенная 5-я категория UTP, экранированная витая
пара (так называемая 6-я европейская категория UTP). Снизилась стоимость
оптоволокна. Кроме этого, на рынке кабельных соединений для локальных сетей
возникло новое явление: пластиковое, или полимерное, оптическое волокно. По-
английски оно называется Plastic Optical Fiber или сокращенно POF.
Аналитики считают, что POF должно заполнить существующую нишу между медными
проводами и стекловолокном по соотношению цена-производительность.
Пластиковое оптоволокно уже в течение нескольких лет производится в Японии
и США. Оно употребляется для освещения (в качестве световодов), а также в
робототехнике, промышленности и автомобилях. Число сетевых применений POF,
впрочем, пока весьма невелико. Несколько американских компаний используют
POF в качестве коротких (до 100 м) магистралей передачи данных. Новая
разработка - POF с изменяющимся в поперечном сечении показателем
преломления (graded-index POF) - обещает увеличить пропускную способность
пластического волокна до 2 гигабит в секунду на дистанциях до 100 метров.
В каких отношениях находится POF со стеклом и медью с точки зрения
технических характеристик и экономической выгоды? Пластиковые световоды
способны работать в самых суровых температурных режимах, мыслимых для
современных сетей, - от -40њ до 85њC. Без ущерба для оптических
характеристик они могут выдерживать радиус изгиба до 20 мм и не ломаются
даже при радиусе изгиба в 1 мм. Такая гибкость позволяет с легкостью
прокладывать POF там же, где и медные провода, пропуская световод через
стены и вентиляционные короба.
Область применения для POF оказывается весьма широкой. Помимо локальных
сетей в их привычном понимании, пластиковые световоды могут использоваться
в качестве сетевой основы для самолетов, компьютеризированных автомобилей,
военного снаряжения и обмундирования, а также везде, где недопустимо
возникновение электрических наводок и полей.
Повышение производительности процессоров.
Говорить о перспективах развития вычислительной техники довольно сложно. С
одной стороны, мы привыкли к сумасшедшим, не имеющим аналогов в истории
человечества темпам роста ее мощностей и проникновению в самые
разнообразные сферы жизни человеческого общества С другой стороны,
действительно, даже как-то не верится, что подобные темпы смогут сохранить
такими же высокими.
К двухтысячному году микропроцессоры достигнут тактовой частоты 900
мегагерц, а их производительность по iSPEC95 будет равна примерно 60. К
2006 году частота подскочит до 4 ГГц, а производительность - до 500 (для
сравнения: производительность сегодняшнего Pentium Pro, работающего на
частоте 200 МГц, составляет 5,1). Рост производительности будет достигнут
двумя путями: повышением частоты и степени параллелизма в архитектуре
процессора.
Спрос на скорость и мощность будет расти по мере того, как в сегодняшние
приложения начнут вводить видео, звук, анимацию, цвет, трехмерные
изображения и другие средства, которые должны сделать PC и программы проще
для использования.
ММХ-революция в микропроцессорной эволюции.
8 января 1997 года корпорация Intel анонсировала долгожданный процессор
Pentium., выполненный с использованием технологии MMX.. Его официальное
представление на территории СНГ и стран Балтии прошло 22 января в Москве, в
киноцентре "Кодак Киномир". В этом материале представлены основные факты,
сопутствующие появлению новой технологии от Intel.
Новый процессор, выпускаемый в четырех модификациях, представляет собой
наиболее производительный из всех имеющихся на сегодня процессоров Pentium.
Для настольных ПК, ориентированных на сегмент рынка потребительских
товаров, процессоры выпускаются с рабочими частотами 166 и 200 МГц, а для
hi-end ноутбуков разработаны процессоры с тактовыми частотами 150 и 166
МГц. На это обстоятельство наблюдатели обращают самое пристальное внимание
- впервые за свою историю корпорация представляет "ноутбучные" процессоры
одновременно с решениями для настольных систем.
Технология.
По мнению корпорации анонсированная в марте прошлого года технология MMX
представляет собой наиболее существенное улучшение архитектуры процессоров
Intel за последние 10 лет, с момента появления 32-х разрядного Intel386.
Разработка этой технологии началась около пяти лет назад в ответ на быстрое
развитие вычислительных систем, связанных с обработкой различных видов
информации. Были проведены исследования широкого круга программ для
обработки изображений, MPEG видео, синтеза музыки, сжатия речи и ее
распознавания, игровых, ориентированных на видеоконференции и многих
других. В них выделялись подпрограммы, наиболее активно эксплуатирующие
вычислительные мощности. Затем, они были тщательно проанализированы. В
результате такого анализа было выявлено то общее, что необходимо для
эффективного выполнения различных категорий программ.
Основой MMX является архитектура SIMD (Single Instraction Multiply Data -
"одна инструкция над многими данными"). Суть ее состоит в том, что данные
поступают в процессор в виде 64-битных пакетов, которые обрабатываются
одной командой. Кроме того логика процессора пополнилась 57 новыми
инструкциями, повышающими производительность при выполнении наиболее
типичных циклов, характерных для приложений, использующих большое
количество аудиовизуальной информации.
Восемь 64-разрядных регистров MMX физически используют те же регистры, что
и операции с плавающей точкой. С одной стороны подобный шаг обеспечивает
полную совместимость с предшествующей архитектурой Intel и, как следствие,
полную совместимость с широко используемыми операционными системами и
прикладным программным обеспечением. С другой стороны на переключение с
выполнения ММХ-инструкций, на действия с плавающей запятой процессору
требуется 50 тактов, что рассматривается критиками как существенный минус
архитектуры. Однако Intel с этим категорически не соглашается, утверждая,
что подобное решение оптимально и удовлетворяет производителей как
программного, так и аппаратного обеспечения.
Новые процессоры разработаны на основе созданной в Intel улучшенной 0,35-
микронной технологии, которая позволяет получить более высокую
производительность при меньшем потреблении мощности. Процессоры содержат по
4,5 млн. транзисторов и используют два уровня напряжения питания. Для
совместимости с существующими компонентами процессор работают при
напряжении 3,3 В, но я
| |  скачать работу |
Повышение производительности компьютерных систем |
