Для измерения времени работы процессора используется специальный параметр

Основу для
сравнения различных типов компьютеров
между собой дают стандартные методики
измерения производительности. В процессе
развития вычислительной техники
появилось несколько таких стандартных
методик. Они позволяют разработчикам
и пользователям осуществлять выбор
между альтернативами на основе
количественных показателей, что дает
возможность постоянного прогресса в
данной области.

Единицей
измерения производительности компьютера
является время: компьютер, выполняющий
тот же объем работы за меньшее время
является более быстрым. Время выполнения
любой программы измеряется в секундах.
Часто производительность измеряется
как скорость появления некоторого числа
событий в секунду, так что меньшее время
подразумевает большую производительность.
Однако в зависимости от того, что мы
считаем, время может быть определено
различными способами.

Наиболее
простой способ определения времени
называется астрономическим временем,
временем ответа (response time), временем
выполнения (execution time) или прошедшим
временем (elapsed time). Это задержка выполнения
задания, включающая буквально все:
работу процессора, обращения к диску,
обращения к памяти, ввод/вывод и накладные
расходы операционной системы. Однако
при работе в мультипрограммном режиме
во время ожидания ввода/вывода для одной
программы, процессор может выполнять
другую программу, и система не обязательно
будет минимизировать время выполнения
данной конкретной программы.

Для измерения
времени работы процессора на данной
программе используется специальный
параметр — время ЦП (CPU time), которое не
включает время ожидания ввода/вывода
или время выполнения другой программы.
Очевидно, что время ответа, видимое
пользователем, является полным временем
выполнения программы, а не временем ЦП.
Время ЦП может далее делиться на время,
потраченное ЦП непосредственно на
выполнение программы пользователя и
называемое пользовательским временем
ЦП, и время ЦП, затраченное операционной
системой на выполнение заданий,
затребованных программой, и называемое
системным временем ЦП.

В большинстве
современных процессоров скорость
протекания процессов взаимодействия
внутренних функциональных устройств
определяется не естественными задержками
в этих устройствах, а задается единой
системой синхросигналов, вырабатываемых
некоторым генератором тактовых импульсов,
как правило, работающим с постоянной
скоростью. Дискретные временные события
называются тактами синхронизации (clock
ticks), просто тактами (ticks), периодами
синхронизации (clock periods), циклами (cycles)
или циклами синхронизации (clock cycles).
Разработчики компьютеров обычно говорят
о периоде синхронизации, который
определяется либо своей длительностью
(например, 10 наносекунд), либо частотой
(например, 100 МГц). Длительность периода
синхронизации есть величина, обратная
к частоте синхронизации.

Таким
образом, время ЦП для некоторой программы
может быть выражено двумя способами:
количеством тактов синхронизации для
данной программы, умноженным на
длительность такта синхронизации, либо
количеством тактов синхронизации для
данной программы, деленным на частоту
синхронизации.

Важной
характеристикой, часто публикуемой в
отчетах по процессорам, является среднее
количество тактов синхронизации на
одну команду — CPI (clock cycles per instruction). При
известном количестве выполняемых команд
в программе этот параметр позволяет
быстро оценить время ЦП для данной
программы.

Таким
образом, производительность ЦП зависит
от трех параметров: такта (или частоты)
синхронизации, среднего количества
тактов на команду и количества выполняемых
команд. Невозможно изменить ни один из
указанных параметров изолированно от
другого, поскольку базовые технологии,
используемые для изменения каждого из
этих параметров, взаимосвязаны: частота
синхронизации определяется технологией
аппаратных средств и функциональной
организацией процессора; среднее
количество тактов на команду зависит
от функциональной организации и
архитектуры системы команд; а количество
выполняемых в программе команд
определяется архитектурой системы
команд и технологией компиляторов.
Когда сравниваются две машины, необходимо
рассматривать все три компоненты, чтобы
понять относительную производительность.

В процессе
поиска стандартной единицы измерения
производительности компьютеров было
принято несколько популярных единиц
измерения, вследствие чего несколько
безвредных терминов были искусственно
вырваны из их хорошо определенного
контекста и использованы там, для чего
они никогда не предназначались. В
действительности единственной подходящей
и надежной единицей измерения
производительности является время
выполнения реальных программ, и все
предлагаемые замены этого времени в
качестве единицы измерения или замены
реальных программ в качестве объектов
измерения на синтетические программы
только вводят в заблуждение.

1.4.1. MIPS

Одной из
альтернативных единиц измерения
производительности процессора (по
отношению к времени выполнения) является
MIPS — (миллион команд в секунду). Имеется
несколько различных вариантов
интерпретации определения MIPS.

В общем
случае MIPS есть скорость операций в
единицу времени, т.е. для любой данной
программы MIPS есть просто отношение
количества команд в программе к времени
ее выполнения. Таким образом,
производительность может быть определена
как обратная к времени выполнения
величина, причем более быстрые машины
при этом будут иметь более высокий
рейтинг MIPS.

Положительными
сторонами MIPS является то, что эту
характеристику легко понять, особенно
покупателю, и что более быстрая машина
характеризуется большим числом MIPS, что
соответствует нашим интуитивным
представлениям.

Однако
использование MIPS в качестве метрики
для сравнения наталкивается на три
проблемы. Во-первых, MIPS зависит от набора
команд процессора, что затрудняет
сравнение по MIPS компьютеров, имеющих
разные системы команд. Во-вторых, MIPS
даже на одном и том же компьютере меняется
от программы к программе. В-третьих,
MIPS может меняться по отношению к
производительности в противоположенную
сторону.

Классическим
примером для последнего случая является
рейтинг MIPS для машины, в состав которой
входит сопроцессор плавающей точки.
Поскольку в общем случае на каждую
команду с плавающей точкой требуется
большее количество тактов синхронизации,
чем на целочисленную команду, то
программы, используя сопроцессор
плавающей точки вместо соответствующих
подпрограмм из состава программного
обеспечения, выполняются за меньшее
время, но имеют меньший рейтинг MIPS. При
отсутствии сопроцессора операции над
числами с плавающей точкой реализуются
с помощью подпрограмм, использующих
более простые команды целочисленной
арифметики и, как следствие, такие машины
имеют более высокий рейтинг MIPS, но
выполняют настолько большее количество
команд, что общее время выполнения
значительно увеличивается.

Другое
определение MIPS связано с очень популярным
когда-то компьютером VAX 11/780 компании
DEC. Именно этот компьютер был принят в
качестве эталона для сравнения
производительности различных машин.
Считалось, что производительность VAX
11/780 равна 1MIPS (одному миллиону команд в
секунду).

Третье
определение MIPS связано с IBM RS/6000 MIPS. Дело
в том, что ряд производителей и
пользователей (последователей фирмы
IBM) предпочитают сравнивать производительность
своих компьютеров с производительностью
современных компьютеров IBM, а не со
старой машиной компании DEC. Соотношение
между VAX MIPS и RS/6000 MIPS никогда широко не
публиковались, но 1 RS/6000 MIPS примерно
равен 1.6 VAX 11/780 MIPS.

1.4.2 MFLOP

Измерение
производительности компьютеров при
решении научно-технических задач, в
которых существенно используется
арифметика с плавающей точкой, всегда
вызывало особый интерес. Именно для
таких вычислений впервые встал вопрос
об измерении производительности, а по
достигнутым показателям часто делались
выводы об общем уровне разработок
компьютеров. Обычно для научно-технических
задач производительность процессора
оценивается в MFLOPS (миллионах
чисел-результатов вычислений с плавающей
точкой в секунду, или миллионах
элементарных арифметических операций
над числами с плавающей точкой, выполненных
в секунду).

Как единица
измерения, MFLOPS, предназначена для оценки
производительности только операций с
плавающей точкой, и поэтому не применима
вне этой ограниченной области. Например,
программы компиляторов имеют рейтинг
MFLOPS близкий к нулю вне зависимости от
того, насколько быстра машина, поскольку
компиляторы редко используют арифметику
с плавающей точкой.

Ясно, что
рейтинг MFLOPS зависит от машины и от
программы. Этот термин менее безобидный,
чем MIPS. Он базируется на количестве
выполняемых операций, а не на количестве
выполняемых команд. По мнению многих
программистов, одна и та же программа,
работающая на различных компьютерах,
будет выполнять различное количество
команд, но одно и то же количество
операций с плавающей точкой. Именно
поэтому рейтинг MFLOPS предназначался для
справедливого сравнения различных
машин между собой.

Однако и с
MFLOPS не все обстоит так безоблачно. Прежде
всего, это связано с тем, что наборы
операций с плавающей точкой не совместимы
на различных компьютерах. Например, в
суперкомпьютерах фирмы Cray Research отсутствует
команда деления (имеется, правда, операция
вычисления обратной величины числа с
плавающей точкой, а операция деления
может быть реализована с помощью
умножения делимого на обратную величину
делителя). В то же время многие современные
микропроцессоры имеют команды деления,
вычисления квадратного корня, синуса
и косинуса.

Другая,
осознаваемая всеми, проблема заключается
в том, что рейтинг MFLOPS меняется не только
на смеси целочисленных операций и
операций с плавающей точкой, но и на
смеси быстрых и медленных операций с
плавающей точкой. Например, программа
со 100% операций сложения будет иметь
более высокий рейтинг, чем программа
со 100% операций деления.

Решение
обеих проблем заключается в том, чтобы
взять каноническое или нормализованное
число операций с плавающей точкой из
исходного текста программы и затем
поделить его на время выполнения.

1.4.3 LINPACK.

LINPACK — это
пакет фортран-программ для решения
систем линейных алгебраических уравнений.
Целью создания LINPACK отнюдь не было
измерение производительности. Алгоритмы
линейной алгебры весьма широко
используются в самых разных задачах, и
поэтому измерение производительности
на LINPACK представляют интерес для многих
пользователей. Сведения о производительности
различных машин на пакете LINPACK публикуются
Аргоннской национальной лабораторией
(США) и периодически обновляются.

В основе
алгоритмов действующего варианта
LINPACK лежит метод декомпозиции. Исходная
матрица размером 100х100 элементов (в
последнем варианте размером 1000х1000)
сначала представляется в виде произведения
двух матриц стандартной структуры, над
которыми затем выполняется собственно
алгоритм нахождения решения. Подпрограммы,
входящие в LINPACK, структурированы. В
стандартном варианте LINPACK выделен
внутренний уровень базовых подпрограмм,
каждая из которых выполняет элементарную
операцию над векторами. Набор базовых
подпрограмм называется BLAS (Basic Linear
Algebra Subprograms). Например, в BLAS входят две
простые подпрограммы SAXPY (умножение
вектора на скаляр и сложение векторов)
и SDOT (скалярное произведение векторов).
Все операции выполняются над числами
с плавающей точкой, представленными с
двойной точностью. Результат измеряется
в MFLOPS.

Использование
результатов работы тестового пакета
LINPACK с двойной точностью как основы для
демонстрации рейтинга MFLOPS стало
общепринятой практикой в компьютерной
промышленности. При этом следует помнить,
что при использовании исходной матрицы
размером 100х100, она полностью может
размещаться в кэш-памяти емкостью,
например, 1 Мбайт. Если при проведении
испытаний используется матрица размером
1000х1000, то емкости такого кэша уже
недостаточно и некоторые обращения к
памяти будут ускоряться благодаря
наличию такого кэша, другие же будут
приводить к промахам и потребуют большего
времени на обработку обращений к памяти.
Для многопроцессорных систем также
имеются параллельные версии LINPACK и такие
системы часто показывают линейное
увеличение производительности с ростом
числа процессоров.

^ 1.4.4
SPECint92, SPECfp92

Важность
создания пакетов тестов, базирующихся
на реальных прикладных программах
широкого круга пользователей и
обеспечивающих эффективную оценку
производительности процессоров, была
осознана большинством крупнейших
производителей компьютерного оборудования,
которые в 1988 году учредили бесприбыльную
корпорацию SPEC (Standard Performance Evaluation
Corporation). Основной целью этой организации
является разработка и поддержка
стандартизованного набора специально
подобранных тестовых программ для
оценки производительности новейших
поколений высокопроизводительных
компьютеров.

В настоящее
время имеется два базовых набора тестов
SPEC, ориентированных на интенсивные
расчеты и измеряющих производительность
процессора, системы памяти, а также
эффективность генерации кода компилятором.
Как правило, эти тесты ориентированы
на операционную систему UNIX, но они также
импортированы и на другие платформы.
Процент времени, расходуемого на работу
операционной системы и функции
ввода/вывода, в общем случае ничтожно
мал.

Набор тестов
CINT92, измеряющий производительность
процессора при обработке целых чисел,
состоит из шести программ, написанных
на языке Си и выбранных из различных
прикладных областей: теория цепей,
интерпретатор языка Лисп, разработка
логических схем, упаковка текстовых
файлов, электронные таблицы и компиляция
программ.

Набор тестов
CFP92, измеряющий производительность
процессора при обработке чисел с
плавающей точкой, состоит из 14 программ,
также выбранных из различных прикладных
областей: разработка аналоговых схем,
моделирование методом Монте-Карло,
квантовая химия, оптика, робототехника,
квантовая физика, астрофизика, прогноз
погоды и другие научные и инженерные
задачи. Две программы из этого набора
написаны на языке Си, а остальные 12 — на
Фортране. В пяти программах используется
одинарная, а в остальных — двойная
точность.

Результаты
прогона каждого индивидуального теста
из этих двух наборов выражаются отношением
времени выполнения одной копии теста
на тестируемой машине к времени ее
выполнения на эталонной машине. В
качестве эталонной машины используется
VAX 11/780. SPEC публикует результаты прогона
каждого отдельного теста, а также две
составные оценки: SPECint92 — среднее
геометрическое 6 результатов индивидуальных
тестов из набора CINT92 и SPECfp92 — среднее
геометрическое 14 результатов индивидуальных
тестов из набора CFP92.

^ 1.4.5
SPECrate_int92, SPECrate_fp92

Составные
оценки SPECint92 и SPECfp92 достаточно хорошо
характеризуют производительность
процессора и системы памяти при работе
в однозадачном режиме, но они совершенно
не подходят для оценки производительности
многопроцессорных и однопроцессорных
систем, работающих в многозадачном
режиме. Для этого нужна оценка пропускной
способности системы или ее емкости,
показывающая количество заданий, которое
система может выполнить в течение
заданного интервала времени. Пропускная
способность системы определяется прежде
всего количеством ресурсов (числом
процессоров, емкостью оперативной и
кэш-памяти, пропускной способностью
шины), которые система может предоставить
в распоряжение пользователя в каждый
момент времени. Именно такую оценку,
названную SPECrate и заменившую ранее
применявшуюся оценку SPECthruput89, SPEC
предложила в качестве единицы измерения
производительности многопроцессорных
систем.

При этом
для измерения выбран метод «однородной
нагрузки» (homogenous capacity metod), заключающийся
в том, что одновременно выполняются
несколько копий одной и той же тестовой
программы. Результаты этих тестов
показывают, как много задач конкретного
типа могут быть выполнены в указанное
время, а их средние геометрические
значения (SPECrate_int92 — на наборе тестов,
измеряющих производительность
целочисленных операций и SPECrate_fp92 — на
наборе тестов, измеряющих производительность
на операциях с плавающей точкой) наглядно
отражают пропускную способность
однопроцессорных и многопроцессорных
конфигураций при работе в многозадачном
режиме в системах коллективного
пользования. В качестве тестовых программ
для проведения испытаний на пропускную
способность выбраны те же наборы CINT92 и
CFT92.

^
1.4.6 TPC-A, TPC-B, TPC-C

По мере
расширения использования компьютеров
при обработке транзакций в сфере бизнеса
все более важной становится возможность
справедливого сравнения систем между
собой. С этой целью в 1988 году был создан
Совет по оценке производительности
обработки транзакций (TPC — Transaction Processing
Performance Council). К настоящему времени TPC
создал три тестовых пакета для обеспечения
объективного сравнения различных систем
обработки транзакций и планирует создать
новые оценочные тесты.

Выпущенный
в ноябре 1989 года, тест TCP-A предназначался
для оценки производительности систем,
работающих в среде интенсивно обновляемых
баз данных, типичной для приложений
интерактивной обработки данных (OLDP —
on-line data processing). Практически при выполнении
теста эмулируется типичная вычислительная
среда банка, включающая сервер базы
данных, терминалы и линии связи. Этот
тест использует одиночные, простые
транзакции, интенсивно обновляющие
базу данных. Одиночная транзакция
(подобная обычной операции обновления
счета клиента) обеспечивает простую,
повторяемую единицу работы, которая
проверяет ключевые компоненты системы
OLTP. Тест TPC-A определяет пропускную
способность системы, измеряемую
количеством транзакций в секунду (tps
A), которые система может выполнить при
работе с множеством терминалов.

В августе
1990 года TPC одобрил TPC-B, интенсивный тест
базы данных. TPC-B измеряет пропускную
способность системы в транзакциях в
секунду (tpsB). Поскольку имеются существенные
различия между двумя тестами TPC-A и TPC-B
(в частности, в TPC-B не выполняется эмуляция
терминалов и линий связи), их нельзя
прямо сравнивать.

Тестовый
пакет TPC-C моделирует прикладную задачу
обработки заказов. Он моделирует
достаточно сложную систему OLTP, которая
должна управлять приемом заказов,
управлением учетом товаров и
распространением товаров и услуг. Тест
TPC-C осуществляет тестирование всех
основных компонентов системы: терминалов,
линий связи, ЦП, дискового в/в и базы
данных. База данных TPC-C основана на
модели оптового поставщика с удаленными
районами и товарными складами. База
данных содержит девять таблиц: товарные
склады, район, покупатель, заказ, порядок
заказов, новый заказ, статья счета,
складские запасы и история.

Обычно
публикуются два результата. Один из
них, tpm-C, представляет пиковую скорость
выполнения транзакций (выражается в
количестве транзакций в минуту). Второй
результат, $/tpm-C, представляет собой
нормализованную стоимость системы.
Стоимость системы включает все аппаратные
средства и программное обеспечение,
используемые в тесте, плюс стоимость
обслуживания в течение пяти лет.

1.4.7 AIM

Одной из
независимых организаций, осуществляющей
оценку производительности вычислительных
систем, является частная компания AIM
Technology, которая была основана в 1981 году.

За время
своего существования компания разработала
специальное программное обеспечение,
позволяющее легко создавать различные
рабочие нагрузки, соответствующие
уровню тестируемой системы и требованиям
по ее использованию. Это программное
обеспечение состоит из двух основных
частей: генератора тестовых пакетов
(Benchmark Generator) и нагрузочных смесей (Load
Mixes) прикладных задач.

Генератор
тестовых пакетов представляет собой
программную систему, которая обеспечивает
одновременное выполнение множества
программ. Он содержит большое число
отдельных тестов, которые потребляют
определенные ресурсы системы, и тем
самым акцентируют внимание на определенных
компонентах, из которых складывается
ее общая производительность. При каждом
запуске генератора могут выполняться
любые отдельные или все доступные тесты
в любом порядке и при любом количестве
проходов, позволяя тем самым создавать
для системы практически любую необходимую
рабочую нагрузку. Все это дает возможность
тестовому пакету моделировать любой
тип смеси при постоянной смене акцентов
(для лучшего представления реальной
окружающей обстановки) и при обеспечении
высокой степени конфигурирования.

Каждая
нагрузочная смесь представляют собой
формулу, которая определяет компоненты
требуемой нагрузки. Эта формула задается
в терминах количества различных доступных
тестов, которые должны выполняться
одновременно для моделирования рабочей
нагрузки.

Используя
эти две части программного обеспечения
AIM, можно действительно создать для
тестируемой системы любую рабочую
нагрузку, определяя компоненты нагрузки
в терминах тестов, которые должны
выполняться генератором тестовых
пакетов. Если некоторые требуемые тесты
отсутствуют в составе генератора
тестовых пакетов, то они могут быть
легко туда добавлены.

К настоящему
времени AIM создала восемь стандартных
смесей, которые представляют собой
обычную среду прикладных задач. В состав
стандартных смесей входят следующие
модули.

Универсальная
смесь для рабочих станций (General Workstation
Mix) — моделирует работу рабочей станции
в среде разработки программного
обеспечения.

Смесь для
механического САПР (Mechanical CAD Mix) моделирует
рабочую станцию, используемую для
трехмерного моделирования и среды
системы автоматизации проектирования
в механике.

Смесь для
геоинформационных систем (GIS Mix) —
моделирует рабочую станцию, используемую
для обработки изображений и в приложениях
геоинформацинных систем.

Смесь
универсальных деловых приложений
(General Business) — моделирует рабочую станцию,
используемую для выполнения таких
стандартных инструментальных средств,
как электронная почта, электронные
таблицы, база данных, текстовый процессор
и т.д.

Многопользовательская
смесь (Shared/Multiuser Mix) моделирует
многопользовательскую систему,
обеспечивающую обслуживание приложений
для множества работающих в ней
пользователей.

Смесь для
вычислительного (счетного) сервера
(ComputeServer Mix) — моделирует систему,
используемую для выполнения заданий с
большим объемом вычислений, таких как
маршрутизация PCB, гидростатическое
моделирование, вычислительная химия,
взламывание кодов и т.д.

Смесь для
файл-сервера (File Server Mix) — моделирует
запросы, поступающие в систему,
используемую в качестве централизованного
файлового сервера, включая ввод/вывод
и вычислительные мощности для других
услуг по запросу.

Смесь СУБД
(RBMS Mix) — моделирует систему, выполняющую
ответственные приложения управления
базой данных.

Рейтинг
производительности по AIM — стандартная
единица измерения пиковой производительности,
установленная AIM Technology. Этот рейтинг
определяет наивысший уровень
производительности системы, который
достигается при оптимальном использовании
ЦП, операций с плавающей точкой и
кэширования диска. Рейтинг машины VAX
11/780 обычно составляет 1 AIM.

МЕТОДА!!!

---

---

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где…

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса…

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар…

Расчетные и графические задания Равновесный объем — это объем, определяемый равенством спроса и предложения…

1.2. Особенности измерения основных характеристик вычислительных систем

Сравнение компьютеров между собой обычно начинают с оценки их производительности. Это потребовало введения соответствующих единиц измерения производительности и разработки стандартных методов ее оценки.

Методы оценки производительности вычислительных систем должны отвечать определенным требованиям. Прежде всего, они должны быть общепризнанными, максимально полно оценивать вычислительные системы и соответствовать задачам пользователя. Должна быть обеспечена их доступность для независимой и самостоятельной экспертизы.

В основе используемых в настоящее время методов оценки и сравнения производительности вычислительных систем лежит время.

Компьютер, который выполняет определенный объем работы за меньшее время, считается более быстродействующим.

Оценка временных характеристик выполняемых процессором работ — далеко не тривиальная задача.

Для пользователя важно время, за которое решается его задача. Но практически нет программ, которые могут работать без некоторой операционной системы. В связи с эти возникают дополнительные накладные временные затраты. Поэтому при измерении производительности чаще всего используется сумма пользовательского и системного времени центрального процессора.

Дополнительные сложности при сравнении временных характеристик решаемых на разных компьютерах задач обусловлены тем, что системный код при решении задачи на одном компьютере на другом компьютере может стать пользовательским.

В ходе измерений появляется значительные методические ошибки, вызванные нарушением базовой концепция построения измерительных систем, в результате чего «измерительный прибор» становится неотъемлемой частью измеряемой системы.

Возникают серьезные методические трудности сравнения производительности компьютеров с разными операционными системами.

В связи с этим в методиках оценки производительности используют разное время:

• астрономическое;
• время выполнения (execution time);
• время ответа (response time);
• прошедшее время (elapsed time), представляющее задержку выполнения задания и включающее: время работы процессора, время обращения к жесткому диску, время обращения к ОП, время выполнения операций ввода/вывода, накладные расходы операционной системы.

Для измерения времени, затрачиваемого процессором на выполнение данной программе, используется специальное время, которое называют временем центрального процессора (CPU time). Из этого времени исключено время ожидания выполнения ввода-вывода и время выполнения других программ. Необходимость применения этого параметра обусловлена тем, что в многопрограммном режиме происходит совмещение во времени процедур, обслуживающих задачи, которые используют разные ресурсы.

Время центрального процессора можно разделить пользовательское и системное.

Все современные ЭВМ работают в общем случае, как минимум, в двух-задачном режиме, обслуживая запросы операционной системы и запросы задачи пользователя.

В случаях, когда функции операционных систем могут быть сведены до одной простой задачи диспетчеризации заданий, системным временем центрального процессора можно пренебречь. Примером могут служить бортовые системы управления авиационных и космических комплексов, автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Особенностью процессора как объекта измерения является то, что скорость взаимодействия функциональных устройств процессора чаще всего не зависит от динамических характеристик этих устройств, а задается частотой генератора тактовых импульсов. Поэтому время центрального процессора может быть вычислено двумя способами:

• умножением количества тактов синхронизации необходимых для выполнения данной программы на длительность такта синхронизации,
• либо делением количества тактов синхронизации для данной программы на частоту синхронизации.

Важной характеристикой процессора является среднее количество тактов синхронизации, необходимых для выполнения одной команды (CPI clock cycles per instruction). Этот параметр позволяет легко оценить время центрального процессора, необходимое для данной программы, зная количество выполняемых в программе команд.

Производительность центрального процессора определяется тремя параметрами:

• тактовой частотой;
• средним количеством тактов на команду;
• количеством выполняемых команд.

Все эти параметры тесно связаны между собой:

• среднее количество тактов на команду зависит от функциональной организации и системы команд;
• частота синхронизации зависит от уровня технологии производства аппаратных средств и функциональной организацией процессора;
• количество выполняемых в программе команд определяется решаемой задачей, архитектурой системы и алгоритмом работы компиляторов.
  Для сравнения двух компьютеров по их производительности необходимо рассматривать все три компоненты.

В процессе поиска стандартной метрики для оценки производительности вычислительных систем было выбрано несколько единиц измерения.

Одной из наиболее распространенных среди них является MIPS (Million Instruction Per Second). Она показывает количество команд программы, выполняемых в секунду.

Производительность определяется как обратная ко времени выполнения величина, а более быстродействующий компьютер имеет более высокий MIPS—рейтинг.

На первый взгляд метрика очень проста, но ее использование не позволяет учесть особенности выполняемой программы и архитектуру процессора. Невозможно сравнивать компьютеры, имеющие разные системы команд. Даже на одном компьютере результат меняется при решении разных задач. Серьезные проблемы возникают в связи с использованием сопроцессоров для выполнения команд с плавающей запятой и оптимизирующих компиляторов. Все это не дает возможности выполнять объективное сравнение разных процессоров.

С понятием MIPS в свое время была связано еще две метрики, основанные на производительности эталонных компьютеров VAX 11/780 компании DEC и одной из моделей RS/6000 компании IBM. Производительность этих компьютеров определялась как 1 MIPS. Производительность тестируемых систем вычислялась относительно производительности этих компьютеров, которые являются эталонными. Приблизительное соотношение между этими величинами таково: 1 IBM MIPS равен 1.6 DEC MIPS.

Использование эталонного компьютера сопряжено с серьезными трудностями:

• необходимо постоянно воспроизводить или сохранять эталон;
• требуется двойное программирование тестовых задач: на тестируемом и эталонном компьютере.

Использование измерения производительности компьютеров в MIPS не всегда объективно. Примером могут служить задачи, связанные с научно-техническими расчетами. В них широко применяется арифметика с плавающей точкой. Решение этих задач требует значительных вычислительных ресурсов. Вопрос оценки производительности используемых при их решении вычислительных систем всегда стоял очень остро. При этом достигнутые показатели производительности служили и служат показателем уровня разработок вычислительной техники.

Поэтому для подобных приложений производительность процессора оценивалась и оценивается в FLOPS ( Fl oating point O perations P er S econd), который показывает, сколько операций с плавающей запятой выполняется компьютером в секунду.

Современные компьютеры имеют достаточно высокий уровень производительности, поэтому в настоящее время используются производные величины от FLOPS: MFLOPS, GFOPS, TFLOPS, PFLOPS.

Этот показатель в основном характеризует использование компьютеров в научно-технических приложениях. Он предназначен для оценки быстродействия при выполнении вычислительной системой операций плавающей арифметики. В противном случае его использование не всегда корректно.

Этот показатель производительности, так же как и MIPS, зависит от конкретной выполняемой программы и архитектуры процессора.

Однако у MFLOPS есть свои недостатки. Прежде всего, это связано с тем, что отсутствует совместимость операций с плавающей точкой на различных компьютерах.

Другая проблема заключается в том, что время выполнения разных операций с плавающей запятой может существенно отличаться, в результате рейтинг MFLOPS существенно зависит от состава тестовой смеси. Например, программа, состоящая из операций сложения, будет иметь более высокий рейтинг, чем программа, состоящая из операций умножения, при равном количестве этих операций.

Для оценки показателей производительности в MIPS и MFLOPS используется очень много различных тестов. Рассмотрим несколько примеров.

Тестовая смесь Dhrystone в настоящее время практически не применяется.

Смесь состоит из ста команд. Из них 53 оператора присваивания, 32 команды управления, 15 вызовов функций. В качестве метрики используется количество Dhrystone в секунду. Тест очень короткий [301, 302].

«Ливерморские циклы» представляют собой типичный набор фрагментов программ на языке FORTRAN. [301, 302] В этих программах реализованы разные вычислительные алгоритмы:

• сеточные;
• волновые;
• последовательные.

Их выбор был основан на богатом опыте создания суперкомпьютеров и проведения сложнейших научных и инженерных расчетов Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) Министерства энергетики США

При тестировании используется либо малый набор (14 циклов), либо большой набор (24 цикла).

Коэффициент распараллеливания применяемых алгоритмов лежит в диапазоне от 0 до 1. Это позволяет использовать «Ливерморские циклы» для оценки производительности вычислительных систем, имеющих различную архитектуру. Тест практически не используется.

Тесты LINPACK представляют собой программы я решения систем линейных алгебраических уравнений большой размерности. Они написаны на языке программирования FORTRAN [301, 302].

Применяемые в этих программах алгоритмы широко используются при решении многих практических задач. С эти связана популярность этого теста среди пользователей.

Аргонская национальная лаборатория (Argonne National Lab) Министерства энергетики США регулярно публикует результаты тестирования различных вычислительных систем на тестах LINPACK.

Тест LINPACK используется при составлении рейтинга самых высокопроизводительны компьютеров мира. Результаты размещаются на сайте http://www.top500.org/.

В основе используемых в LINPACK алгоритмов лежит метод декомпозиции, широко применяемый при высокопроизводительных вычислениях. Достоинством тестов LINPACK является их структурированность. Для реализации элементарных операций над векторами, которые включаю умножение векторов на скаляр, сложение векторов, скалярное произведение векторов выделяется базовый уровень системы, называемый BLAS (Basic Linear Algebra Subprograms).

Исходные данные для тестирования представляются в виде вещественных чисел двойной точности. Полученные результаты выражаются в MFLOPS.

Тест LINPACK имеет два уровня.

В тесте первого уровня LINPACK DP используется исходной матрицы размером 100*100. В тесте второго уровня LINPACK TPP исходная матрица имеет размерность 1000*1000.

Первый уровень этого теста нельзя применять в вычислительных системах, позволяющих поместить всю исходную матрицу в кэш-памяти.

В этом случае полученные результаты могут существенно превышать реальные возможности системы.

Применение тестов LINPACK TPP, LINPACK TPP для систем с массовым параллелизмом поводит к неадекватной оценки их производительности

Для оценки производительности таких систем используется тест LINPACK HPC (Highly Parallel Computing), который обеспечивает полную загрузку вычислительных ресурсов MPP-системы, увеличивая размеры матрицы. Вариант этого теста разработан и для параллельных вычислительных систем.

Тестовый пакета LINPACK с двойной точностью широко используется создателями высокопроизводительных вычислительных систем.

Анализ подходов к оценке производительности вычислительных систем позволяет сделать следующие выводы:

• методика измерения производительности компьютеров во многом зависит от выбора единиц ее измерения;
• инструментальные средства измерения производительности вычислительных систем должны быть адаптивными как к их архитектурным особенностям, так и классам решаемых с их помощью задач.

Оценка
производительности вычислительных систем

Основу для сравнения различных типов компьютеров
между собой дают стандартные методики измерения производительности. В процессе
развития вычислительной техники появилось несколько таких стандартных методик.
Они позволяют разработчикам и пользователям осуществлять выбор между
альтернативами на основе количественных показателей, что дает возможность
постоянного прогресса в данной области. 

Единицей измерения производительности компьютера
является время: компьютер, выполняющий тот же объем работы за меньшее время
является более быстрым. Время выполнения любой программы измеряется в секундах.
Часто производительность измеряется как скорость появления некоторого числа
событий в секунду, так что меньшее время подразумевает большую
производительность. Однако в зависимости от того, что мы считаем, время может
быть определено различными способами.

Наиболее простой способ определения времени
называется астрономическим временем, временем ответа (response time), временем
выполнения (execution time) или прошедшим временем (elapsed time). Это задержка
выполнения задания, включающая буквально все: работу процессора, обращения к
диску, обращения к памяти, ввод/вывод и накладные расходы операционной системы.
Однако при работе в мультипрограммном режиме во время ожидания ввода/вывода для
одной программы, процессор может выполнять другую программу, и система не
обязательно будет минимизировать время выполнения данной конкретной
программы. 

Для измерения времени работы процессора на
данной программе используется специальный параметр — время ЦП (CPU time),
которое не включает время ожидания ввода/вывода или время выполнения другой
программы. Очевидно, что время ответа, видимое пользователем, является полным временем
выполнения программы, а не временем ЦП. Время ЦП может далее делиться на время,
потраченное ЦП непосредственно на выполнение программы пользователя и
называемое пользовательским временем ЦП, и время ЦП, затраченное операционной
системой на выполнение заданий, затребованных программой, и называемое
системным временем ЦП. 

В большинстве современных процессоров скорость
протекания процессов взаимодействия внутренних функциональных устройств
определяется не естественными задержками в этих устройствах, а задается единой
системой синхросигналов, вырабатываемых некоторым генератором тактовых
импульсов, как правило, работающим с постоянной скоростью. Дискретные временные
события называются тактами синхронизации (clock ticks), просто тактами (ticks),
периодами синхронизации (clock periods), циклами (cycles) или циклами
синхронизации (clock cycles). Разработчики компьютеров обычно говорят о периоде
синхронизации, который определяется либо своей длительностью (например, 10
наносекунд), либо частотой (например, 100 МГц). Длительность периода
синхронизации есть величина, обратная к частоте синхронизации. 

Таким образом, время ЦП для некоторой программы
может быть выражено двумя способами: количеством тактов синхронизации для
данной программы, умноженным на длительность такта синхронизации, либо
количеством тактов синхронизации для данной программы, деленным на частоту
синхронизации.

Важной характеристикой, часто публикуемой в
отчетах по процессорам, является среднее количество тактов синхронизации на
одну команду — CPI (clock cycles per instruction). При известном количестве
выполняемых команд в программе этот параметр позволяет быстро оценить время ЦП
для данной программы. 

Таким образом, производительность ЦП зависит от
трех параметров: такта (или частоты) синхронизации, среднего количества тактов
на команду и количества выполняемых команд. Невозможно изменить ни один из
указанных параметров изолированно от другого, поскольку базовые технологии,
используемые для изменения каждого из этих параметров, взаимосвязаны: частота
синхронизации определяется технологией аппаратных средств и функциональной
организацией процессора; среднее количество тактов на команду зависит от
функциональной организации и архитектуры системы команд; а количество
выполняемых в программе команд определяется архитектурой системы команд и
технологией компиляторов. Когда сравниваются две машины, необходимо
рассматривать все три компоненты, чтобы понять относительную
производительность.

В процессе поиска стандартной единицы измерения
производительности компьютеров было принято несколько популярных единиц
измерения, вследствие чего несколько безвредных терминов были искусственно
вырваны из их хорошо определенного контекста и использованы там, для чего они
никогда не предназначались. В действительности единственной подходящей и
надежной единицей измерения производительности является время выполнения
реальных программ, и все предлагаемые замены этого времени в качестве единицы
измерения или замены реальных программ в качестве объектов измерения на синтетические
программы только вводят в заблуждение. 

Счетчики производительности процессора являются продвинутым инструментом поиска проблем ЦП, анализа необходимых вычислительных мощностей, диагностики процессора как узкого места производительности. В статье я постараюсь дать описания всем известным мне счетчикам, а также пролить свет на нюансы анализа производительности.

---

Если вам интересны счетчики производительности Windows, рекомендую обратиться к основной статье тематики — Счетчики производительности.

---

Счетчики производительности процессора — Описание

На среднестатистической операционной системе вы найдете две группы счетчиков производительности (не считая отдельно наборов счетчиков для Hyper-V), отвечающих за отслеживание метрик процессора. Это группы Процессор (Processor) и Сведения о процессоре (Processor Information). На первый взгляд группы очень похожи и вторая из них отличается лишь по количеству доступных счетчиков, которых там значительно больше. Отличие этих групп состоит в том, что вторая создана несколько позднее и рассчитана на поддержку значительно большего количества процессоров ¹:

In order to maintain compatibility for software accessing the performance counters as those were introduced more than a decade ago, the Windows development team decided to leave the old performance counters untouched and have those available with the old restriction of 64 processors and instead introduce a new collection of performance counters which will support more than 64 processors. The new collection shows up in Performance Monitor under ‘Processor Information’.

Таким образом, если у вас многопроцессорные системы, для вас есть смысл пользоваться именно группой Сведения о процессоре (Processor Information). Вот так выглядят полные списки счетчиков русской и английской версий ОС:

Рассмотрим их более подробно.

---

UPD: 05.08.2016

В каждом разделе в виде цитаты будет даваться описание счетчика, доступное в самой ОС. Может быть кому-то оно покажется более понятным и полезным.

---

% C1 Time, % C2 Time, % C3 Time — % времени C1, % времени C2, % времени C3

Эти счетчики отображают % времени, которое процессор находится в том или ином состоянии (C-State). Эти состояния характеризуются пониженным энергопотреблением, а также разным временем перехода в обычный рабочий режим (например 10нс для С1, 100нс для С2 и 50мкс для С3 ²). Для высоконагруженных систем может быть плохим показателем, если процессор часто пытается перейти в состояния ниже С1, ведь для выхода из них нужен приличный временной интервал. Некоторыми состояниями можно управлять прямо из BIOS и если у вас нет цели максимально сильно сократить энергопотребление, есть вариант отключить саму возможность перехода (особенно это касается состояния C1E, которое рекомендуют отключать, например, на серверах 1С).

Как видно на рисунке выше, до запуска нагрузочного теста процессор большинство времени находился в состоянии C2 и в момент запуска нагрузки (загрузка ЦП на графике пошла резко вверх) % состояния С2 опустился фактически до 0 и ЦП максимум переходил в состояние С1, но не глубже.

‘% времени С1/С2/С3’ — доля времени, в течение которого процессор находится в ‘спящем режиме’ по питанию, называемом С1/С2/С3. ‘% времени С1/С2/С3’ — это часть общего времени простоя процессора. Это состояние позволяет процессору полностью сохранять весь контекст работы и быстро вернуться в режим полноценного функционирования. Не все компьютеры поддерживают режим С1/С2/С3.

Вывод: постоянное использование этих счетчиков для отслеживания работы ЦП будет излишним. Тем не менее на них нужно обратить внимание, если ваш процессор не обеспечивает требуемой производительности при небольшой нагрузке.

C1 Transitions/sec, C2 Transitions/sec, C3 Transitions/sec — C1-переходов/сек, C2-переходов/сек, C3-переходов/сек

Счетчики показывают количество событий перехода в указанное состояние в течение одной секунды. Время перехода в состояния глубже C1 сопряжено с увеличенными временными затратами на выход из этого состояния и если ваш ЦП при высокой (>50%) нагрузке часто бывает в режимах C2 или C3, это повод задуматься об аппаратном отключении этих состояний, если позволяет оборудование.

На скриншоте отображены абсолютные значения переходов в указанные состояния. Для наглядности был запущен стресс-тест, во время выполнения которого ЦП переходил только в состояние C1, но не глубже.

‘С1-переходов/сек/С2-переходов/сек/С3-переходов/сек’ — это скорость, с которой процессор переходит в ‘спящий’ режим по питанию С1/С2/С3. Процессор переходит в режим С1/С2/С3 тогда, когда он находится в режиме простоя и выходит из него по первому прерыванию. Этот параметр отображает разницу между значениями, наблюдавшимися между двумя последними выборками, поделенное на длительность интервала выборки.

Вывод: в норме даже на слабо загруженном сервере переходов в C3 быть не должно вообще, по крайней мере об этом говорят мои наблюдения. Поскольку значение этих счетчиков представляет из себя абсолютную величину, оно может значительно отличаться на разном оборудовании. Реально есть лишь небольшой смысл анализа данных о количестве переходов в режимы пониженного энергопотребления, вполне достаточно информации дают счетчики %C1/2/3 Time.

% DPC Time — % времени DPC

Счетчик показывает % времени, которое процессор затратил на прием и обслуживание отложенного вызова процедур (Deferred Procedure Call — DPC). Поскольку вызовы DPC выполняются в привилегированном режиме (хоть и с меньшим приоритетом, чем обычные прерывания), показания этого счетчика являются частью общего % времени работы в привилегированном режиме. В любом случае значение счетчика % времени DPC не должно быть большим, в противном случае процессор является узким местом или существуют проблемы с ПО.

На графике выше % времени DPC обозначен красной линией и среднее значение составляет десятые доли процента, это вполне нормальный показатель.

% времени DPC — это доля времени, которое процессор был занят обработкой вызовов отложенных процедур (DPC — Deferred Procedure Call). Прерывания DPC имеют более низкий приоритет, чем обычные прерывания. % времени DPC является компонентом «% времени в привилегированном режиме», поскольку прерывания DPC выполняются в привилегированном режиме. Прерывания DPC подсчитываются отдельно от обычных прерываний и не входят в счетчики обычных прерываний. Этот счетчик отображает средний процент занятого времени во время интервала измерения.

Вывод: постоянное использование этого счетчика для отслеживания работы ЦП будет излишним, да и его ненормальное поведение у меня на практике не встречалось, даже при высокой общей нагрузке ЦП.

DPCs Queued/sec — Поставлено в очередь DPC/сек

Из названия видно, что этот счетчик отражает среднее количество прерываний DPC, поставленных в очередь в секунду. Фактически это можно назвать средней скоростью добавления в очередь. Об этом счетчике вы найдете достаточно мало информации. Данных об анализе его значений ещё меньше. Мне кажется, что показания счетчика исключительно субъективны и на процессорах разных поколений или даже эпох «нормальными» значениями могут быть величины, отличающиеся на порядки (или ещё больше).

«Поставлено в очередь DPC/сек» — это скорость, с которой отложенные вызовы процедур устанавливаются в очередь DPC для данного процессора. DPC — это прерывания, которые имеют более низкий приоритет, чем стандартные прерывания. Каждый процессор имеет свою собственную очередь DPC. Этот параметр измеряет скорость, с которой вызовы DPC помещаются в очередь, а не количество вызовов в очереди. Поэтому эта величина показывает разницу между значениями последних двух выборок, поделенную на длительность интервала выборки.

Вывод: малопригодный для обособленного анализа счетчик. Лучшим вариантом будет сравнение вместе с % DPC Time, при этом большие значения при небольшом % не должны вас пугать.

DPC Rate — Скорость DPC

Как и DPCs Queued/sec счетчик DPC Rate отражает скорость постановки прерываний DPC, только в этом случае принимается во внимание последнее взятое значение, а не усредненное. Нормальными также могут считаться совершенно разные показатели. Например где-то указывают на критический уровень в 20 ³, в то время как даже на несильно нагруженной системе у меня значений меньше 50 не бывает.

«Скорость DPC» — это скорость, с которой отложенные вызовы процедур помещаются в очередь процессора между прерываниями системного таймера. DPC — это прерывания, которые имеют более низкий приоритет, чем стандартные прерывания. Каждый процессор имеет свою собственную очередь DPC. Этот параметр измеряет скорость, с которой вызовы DPC помещаются в очередь, а не количество вызовов в очереди. Счетчик отображает последнюю измеренную величину, а не среднее значение.

Вывод: аналогично DPCs Queued/sec — малопригодный для обособленного анализа счетчик. Лучшим вариантом будет сравнение вместе с % DPC Time, при этом большие абсолютные значения при небольшом % не должны вас пугать.

% Interrupt Time — % времени прерываний

Счетчик отображает процент времени, которое процессор тратит на обработку прерываний от устройств, поскольку в этом режиме могут быть запущены только подпрограммы обслуживания прерываний (ISR, которые являются функциями драйверов устройств ⁴). Большие значения счетчика могут говорить о проблемах с оборудованием. В норме показания не должны выходить за 5% даже при значительной (>50%) нагрузке на ЦП. Значения в 20% уже очень подозрительны.

На графике выше % Processor Time (красная линия) сервера Exchange 2013. При этом значения счетчика % Interrupt Time составляют сотые доли процента от общей нагрузки процессора.

% времени прерываний — это доля времени выборочного интервала, которую процессор тратит на обработку аппаратных прерываний; эта величина является косвенным показателем активности устройств, формирующих аппаратные прерывания. Эта величина равна сумме значений ‘Процессор: % времени прерываний’ для всех процессоров на компьютере, деленная на число процессоров. DPC подсчитываются отдельно и не входят в состав общего счетчика прерываний. Эта величина является косвенным показателем активности устройств, формирующих аппаратные прерывания, таких как системного таймера, мыши, драйверов дисков, линий передачи данных, сетевых адаптеров и других периферийных устройств.

Вывод: важный показатель. При комплексном анализе производительности ЦП необходимо обязательно его учитывать.

Interrupts/sec — Прерываний/сек

В отличии от % Interrupt Time, счетчик показывает абсолютное значение, то есть количество прерываний в секунду. Поскольку прерывания принимаются от оборудования, высокие значения косвенно могут свидетельствовать о проблемах с устройствами или с их драйверами. Особенно актуальны показания счетчика после физического добавления нового устройства на сервер. Счетчик не учитывает прерывания DPC. В «голом» виде параметр анализировать смысла большого нет.

В таблице сверху 0,2% загрузки ЦП соответствует примерно два десятка тысяч прерываний в секунду. Замеры проведены на Core i7-4770 при средней загрузке (% Processor Time) ЦП 10%.

‘Прерываний/сек’ — средняя скорость, в событиях в секунду, с которой процессор получает и обслуживает аппаратные прерывания. Эта величина не включает отложенные вызовы процедур, которые подсчитываются отдельно. Эта величина является косвенным показателем активности устройств, формирующих аппаратные прерывания, таких как системного таймера, мыши, драйверов дисков, линий передачи данных, сетевых адаптеров и других периферийных устройств. Эти устройства обычно прерывают работу процессора при завершении своей работы или при возникновении необходимости обработки запроса. При этом обычное выполнение потока команд приостанавливается. Системный таймер обычно прерывает работу процессора каждые 10 миллисекунд, создавая ‘фон’ аппаратных прерываний. Поэтому эта величина отображает разницу между значениями последних двух выборок, поделенную на длительность интервала выборки.

Вывод: показания счетчика нужно анализировать вместе с % Interrupt Time и при большом значении последнего делать вывод о существовании каких-либо проблем. Если хотите привязать наблюдения именно к счетчику Interrupts/sec, то для начала нужно собрать историю показаний на отслеживаемом оборудовании и после этого эмпирически выставить пороговые значения, которые по вашему мнению будут свидетельствовать о проблемах. При этом на разном оборудовании пороговые значения должны быть разными, это ведь абсолютные значения, а не относительные. Радикально сократить количество прерываний можно с помощью параметра Win32PrioritySeparation ⁵. Начните с максимального значения в 3F (в 16-ричной системе счисления) и понижайте при необходимости.

% Processor Time — % загруженности процессора

Процент времени, в которое ЦП выполняет инструкции, то есть занят какими-либо задачами. Счетчик включает в себя процессорное время, затрачиваемое на обработку аппаратных прерываний ⁶:

Shows the percentage of elapsed time that this thread used the processor to execute instructions. An instruction is the basic unit of execution in a processor, and a thread is the object that executes instructions. Code executed to handle some hardware interrupts and trap conditions is included in this count.

Пример показаний счетчиков % Processor Time и % Idle Time:

На графике выше сумма показаний счетчиков составляет 100% процессорного времени, хорошо виден момент запуска нагрузочного теста.

% загруженности процессора — это процент времени, затраченного процессором на выполнение любого потока, кроме потока бездействия. Для вычисления этого значения измеряется процент времени, затраченного процессором на выполнение потока бездействия, а затем полученное значение вычитается из 100%. (У каждого процессора есть поток бездействия, на который расходуется время, если отсутствуют другие потоки, готовые к выполнению). Этот счетчик является основным индикатором активности процессора и показывает средний процент времени занятости за определенное время. Следует отметить, что учет использования ресурсов процессором выполняется через внутренние интервалы, равные тактам системных часов. По этой причине в современных быстрых процессорах % загруженности процессора может быть занижен, так как процессор может затрачивать много времени на обработку потоков между соседними тактами системных часов. Приложения таймера на основе рабочей нагрузки представляют один из примеров приложений, для которых наиболее вероятно неточное измерение занятости по причине того, что таймер получает сигнал сразу после обработки выбранного интервала.

Вывод: хоть это и самый элементарный для понимания счетчик, но все же он является самым главным. Начинать анализировать работу ЦП нужно именно с него. При небольших показаниях (менее 40% в среднем) % Processor Time браться за анализ других счетчиков ЦП не имеет никакого смысла. ЦП в данном случае бутылочным горлышком являться не будет.

% Idle Time — Процент времени бездействия

Название счетчика говорит само за себя и отражает он процент времени, в которое ЦП не выполнял никаких задач, попросту бездействовал.

«% времени бездействия» — доля времени, когда процессор простаивает в течение интервала выборки

Вывод: счетчик полезно использовать вместе с % Processor Time для исключения ошибок в показаниях последнего. При этом показания счетчика % Processor Time = 100 — % Idle Time и наоборот, что вполне логично. Ведь загрузка процессора на 80% фактически говорит о том, что все же 20% времени ЦП бездействует.

Average Idle Time — Среднее время простоя

Счетчик отображает усредненное за определенный промежуток время простоя ЦП в абсолютных значениях. О счетчике практически нет информации в интернете, также я не встречал, чтобы им вообще кто-то пользовался, поскольку всегда больше интересуют именно относительные значения.

Среднее время простоя — средняя продолжительность (в единицах по 100 нс) простоя между двумя последними снятиями показаний.

Вывод: вероятнее всего использовать счетчик есть смысл в каких-то узкоспециализированных задачах, пример которых мне, к сожалению, неизвестен.

% of Maximum Frequency — % от максимальной частоты

Отображает процент от максимальной частоты процессора. На мой взгляд счетчик более актуален для ноутбуков, но не для серверных или даже десктопных систем. Дело в том, что ЦП в простое очень часто не понижает частоту, а просто отключает ненужные ядра, оставляя активным одно на 100% частоте. По крайне мере я не видел, чтобы на сервере со средней (<30%) нагрузкой ЦП понижалась частота, а вот ядра отключаются регулярно:

В примере выше скрины до и после запуска нагрузочного теста. В обоих случаях частота была одинакова (разница в 0,1Мгц не учитывается), но количество активных ядер ЦП различалось.

% от максимальной частоты текущего процессора.

Вывод: малопригодный для анализа проблем счетчик. Подозрительной может стать ситуация, когда загрузка ЦП близится к 100%, в то время как % от максимальной частоты ниже 100. Кстати, счетчик может принимать значения больше 100%.

Processor Frequency — Частота процессора

Отображает абсолютное значение текущей частоты процессора. Разумеется можно измерять частоту как процессора, так и каждого из его ядер. Лично мне это представляется бессмысленной затеей. Знать текущую частоту процессора полезно разве что так, для сведения.

Частота текущего процессора в мегагерцах.

Вывод: какой-либо явной потребности в показаниях счетчика Processor Frequency как мне кажется нет. Если все же хотите снимать его показания, рекомендую производить их анализ совместно со счетчиком % of Maximum Frequency.

% Performance Limit — % ограничения производительности

Информацию об этом счетчике в открытых источниках найти не удалось. Тем не менее мне кажется, что этот счетчик как-то связан с текущей частотой процессора или с % от рабочей частоты. На нескольких моих подопытных серверах показания этого счетчика были стабильно под 100% и никак не менялись в зависимости от работы ЦП на холостом ходу или же под стресс-тестом.

% ограничения производительности — это гарантированная производительность процессора в процентах от его номинальной производительности. Производительность может ограничиваться политикой питания Windows или платформой из-за бюджета питания, перегрева или других проблем с оборудованием.

Вывод: назначение счетчика до конца неизвестно. Если у кого-то есть данные о нем, буду рад информации.

% Processor Performance — % Производительность процессора

Ситуация аналогична счетчику % Performance Limit — данные мне найти не удалось. Видимо этот счетчик также как и % ограничения производительности отображает текущие значения по производительности.

% ограничения производительности — это гарантированная производительность процессора в процентах от его номинальной производительности. Производительность может ограничиваться политикой питания Windows или платформой из-за бюджета питания, перегрева или других проблем с оборудованием.

Вывод: назначение счетчика до конца неизвестно. Если у кого-то есть данные о нем, буду рад информации.

% Priority Time — % приоритетной загруженности

Счетчик отображает процент времени, которое затрачивается на обработку процессов, имеющих не низкий приоритет. На официальных ресурсах пишут следующее: значение счетчика вычисляется путем вычитания из 100% доли времени, которое процессор выполняет потоки с низким приоритетом или бездействующие потоки ⁷:

This counter displays the average percentage of busy time observed during the sample interval excluding low priority background work. It should be noted that the accounting calculation of whether the processor is idle is performed at an internal sampling interval of the system clock tick.

Учитывая порядок вычисления значений этого счетчика, можно предположить, что его показания будут примерно равны или меньше значений счетчика % Processor Time.

% приоритетной загруженности — это процент времени, затраченного процессором на выполнение потоков, приоритет которых отличен от низкого. Для вычисления этого значения измеряется процент времени, затраченного процессором на выполнение потоков с низким приоритетом либо потока бездействия, а затем полученное значение вычитается из 100%. (У каждого процессора есть поток бездействия, на который расходуется время, если отсутствуют другие потоки, готовые к выполнению). Этот счетчик показывает средний процент времени занятости за определенное время за исключением обработки потоков с низким приоритетом в фоновом режиме. Следует отметить, что учет использования ресурсов процессором выполняется через внутренние интервалы, равные тактам системных часов. По этой причине % приоритетной загруженности может быть занижен, так как процессор может затрачивать много времени на обработку потоков между соседними тактами системных часов. Приложения таймера на основе рабочей нагрузки представляют один из примеров приложений, для которых наиболее вероятно неточное измерение занятости по причине того, что таймер получает сигнал сразу после обработки выбранного интервала.

Вывод: счетчик имеет второстепенную важность для общего анализа производительности ЦП, тем не менее может быть полезен в случае выяснения обстоятельств ненормального поведения процессора. Использовать в одиночку смысла большого нет, нужно анализировать данные обязательно в связке с % Processor Time.

% Privileged Time — % работы в привилегированном режиме

Счетчик отображает процент времени, которое процессор затрачивает на обработку запросов ядра, то есть выполняет код в привилегированном режиме. Все функции ОС работают именно в этом режиме. Теоретически не должно быть ситуации, когда работа в привилегированном режиме сжирает двухзначные доли процессорного времени. Если значение этого счетчика переваливает за 10% — это повод поискать где могут быть проблемы; значение в 20% уже выглядит крайне подозрительным.

На графике выше изображены счетчики % Processor Time (красный) и % Privileged Time (розовый) реального сервера 1С. % работы в привилегированном режиме даже на пиковых значениях не поднимается выше 10%.

‘% работы в привилегированном режиме’ — это доля времени, которое поток команд процессора потратил на исполнение кода в привилегированном режиме. При вызове системных служб Windows они часто исполняются в привилегированном режиме для того, чтобы получить доступ к критическим системным данным. Такие данные защищены от доступа потоков команд, исполняемых в пользовательском режиме. Вызовы к системе могут быть явными или неявными, например при ошибках вызова страниц памяти или обработке прерываний. В отличие от операционных систем предыдущих поколений, в дополнение к обычным способам защиты системы путем разделения пользовательских и привилегированных режимов работы, Windows использует границы процессов для защиты подсистем. При этом результаты работы Windows по обработке приложений может появляться в процессах других подсистем в дополнение к привилегированному времени процессов.

Вывод: достаточно информативный счетчик. При значениях выше 20% есть большой смысл начать копать глубже и проанализировать показания счетчиков % User Time, % Interrupt Time, % DPC Time. Повышенное внимание должна вызвать ситуация, когда показания счетчика начинают стабильно резко превышать среднестатистические значения, наблюдаемые ранее.

% User Time — % работы в пользовательском режиме

Если % Privileged Time говорит о времени, которое тратится на работу ОС и оборудования, то % User Time — это как раз та полезная нагрузка, для выполнения которой и куплен ваш сервер. Логично предположить, что % Processor Time как минимум является суммой работы ЦП в пользовательском и привилегированном режиме. В норме значения % User Time не должны выходить за 60% в среднем.

На графике выше % работы в пользовательском режиме обозначен зеленым цветом, красный и розовый — % Processor Time и % Privileged Time соответственно.

% работы в пользовательском режиме — это процент времени работы процессора, которое он находился в пользовательском режиме. (Пользовательский режим является ограниченным режимом работы процессора. В пользовательском режиме работают приложения, подсистемы обеспечения среды (например, Win32, POSIX) и интегрируемые подсистемы. Наоборот, привилегированный режим разработан для компонентов операционной системы и позволяет напрямую обращаться к аппаратуре и всей памяти. Операционная система переключает потоки приложений в привилегированный режим для доступа к службам операционной системы.) Этот счетчик отображает средний процент времени занятости процессора по отношению ко всему времени образца.

Вывод: анализировать счетчик необходимо как минимум совместно с % Privileged Time и бить тревогу, если разница между % User Time и % Processor Time составляет более трети в пользу последнего.

% Privileged Utility — % привилегированной полезной загрузки

Как минимум для меня малоизвестный счетчик, который, к тому же, встречается далеко не на каждой системе. Например в Windows Server 2008 R2 его нет, но в 2012/8 он присутствует. Судя по всему, счетчик отображает % полезной работы, выполненной в привилегированном режиме.

Привилегированная полезная загрузка — это объем работы, выполняемой процессором в привилегированном режиме, в процентах от объема работы, которую процессор выполнил бы, если бы функционировал с номинальной производительностью и никогда не простаивал. У некоторых процессоров этот показатель может превышать 100%.

Вывод: назначение счетчика до конца неизвестно. Если у кого-то есть данные о нем, поделитесь, пожалуйста.

% Processor Utility — % полезной загрузки процессора

Также один из «недавних» счетчиков, о принципе работы которого мне ничего не известно. Если смотреть на графики на разных системах, то показания этого счетчика практически всегда бывают больше % Processor Time. Поскольку значение счетчика больше реальной загрузки процессора, то вполне вероятно, что сам счетчик отображает чисто гипотетические значения и призван показать насколько эффективно используется ваш ЦП. То есть можно сделать вывод, что чем больше разница между % Processor Utility и % Processor Time, тем менее эффективно используется ваш процессор.

Полезная загрузка процессора — это объем выполняемой процессором работы в процентах от объема работы, которую процессор выполнил бы, если бы функционировал с номинальной производительностью и никогда не простаивал. У некоторых процессоров этот показатель может превышать 100%.

Вывод: назначение счетчика до конца неизвестно. Если у кого-то есть данные о нем, поделитесь, пожалуйста.

Clock Interrupts/sec — прерываний тактового генератора/с

Название говорит само за себя — счетчик отображает количество прерываний тактового генератора в секунду. Величина абсолютная, поэтому непонятно к чему привязать наблюдения. Счетчик встречается не на всех ОС.

Прерываний тактового генератора/с — средняя скорость в событиях в секунду, с которой процессор получает и обслуживает прерывания тактового генератора. Этот счетчик показывает разницу значений между двумя последними снятиями показаний, деленную на длительность интервала выборки.

Вывод: до конца непонятно какую пользу может принести счетчик в поиске проблем с ЦП.

Idle Break Events/sec — Событий прерываний простоя/с

Счетчик отображает количество событий в секунду, когда процессор выходил из состояния простоя. Насколько я понимаю, показания счетчика нужно анализировать совместно с % Idle Time и другими. На сайте Intel есть интересная статья ⁸ про анализ потребляемой ЦП мощности, в которой также упоминаются счетчики Idle Break Events/sec, Clock Interrupts/sec. Но эта статья была написана для мобильных платформ.

Событий прерываний простоя/с — средняя скорость в событиях в секунду, с которой процессор выходит из состояния простоя. Этот счетчик показывает разницу значений между двумя последними снятиями показаний, деленную на длительность интервала выборки.

Вывод: малопригодный для анализа производительности ЦП счетчик. На мой взгляд более информативными данными будут показания счетчиков C-State.

Parking Status — Состояние приостановки

Счетчик сигнализирует о состоянии простоя ЦП/ядра. На мой взгляд более разумно привязать этот счетчик к каждому ядру и отслеживать их состояние. Хотя для многопроцессорных систем вполне логично отслеживать состояния каждого процессора. Что интересно, на десктопных и серверных системах процессорные ядра по моим наблюдениям в состояние парковки не переходят вообще.

Состояние приостановки определяет, выполнена или нет приостановка процессора.

Вывод: данные счетчика в большинстве случаев можно принять только к сведению. Чего-то большего из счетчика выжимать смысла нет.

Performance Limit Flags — Флаги ограничения производительности

Флаги ограничения производительности процессора говорят о причине снижения этой самой производительности. Интересный счетчик, жаль не удалось найти о нем какой-либо информации. Счетчик доступен с Windows 2012/8, в более ранних версиях системы его нет.

Флаги ограничения производительности указывают на причины, по которым производительность процессора была ограничена.

Вывод: к сожалению, информации о счетчике найти не удалось.

Processor State Flags — Флаги состояния процессора

Также информации найти не удалось. Счетчик доступен в том числе и на win2k8.

Флаги состояния процессора

Вывод: флаги состояния процессора, как и флаги ограничения производительности, могут дать информацию о причинах неполадок.

Вывод

Из всего множество счетчиков производительности процессора полезными могут быть далеко не все, ниже вы найдете список счетчиков, сгруппированных по их значимости для анализа возможных проблем с ЦП. Представление исключительно субъективное и основано на моей собственной оценке и моем опыте.

Счетчики первого порядка, на которые стоит обращать внимание в первую очередь:

• Processor Information(_Total)% C1 Time
• Processor Information(_Total)% C2 Time
• Processor Information(_Total)% C3 Time
• Processor Information(_Total)% Interrupt Time
• Processor Information(_Total)% Processor Time
• Processor Information(_Total)% Idle Time
• Processor Information(_Total)% Privileged Time
• Processor Information(_Total)% User Time

Счетчики, которые необходимо анализировать во вторую очередь и уже после того, как были обнаружены проблемы в показаниях счетчиков первой группы:

• Processor Information(_Total)% DPC Time
• Processor Information(_Total)C1 Transitions/sec
• Processor Information(_Total)C2 Transitions/sec
• Processor Information(_Total)C3 Transitions/sec
• Processor Information(_Total)Interrupts/sec

Надеюсь статья была вам полезна. Оставляйте свои комментарии.

comments powered by HyperComments

Процессорное время

Связанные понятия

Переключение контекста (англ. context switch) — в многозадачных ОС и средах — процесс прекращения выполнения процессором одной задачи (процесса, потока, нити) с сохранением всей необходимой информации и состояния, необходимых для последующего продолжения с прерванного места, и восстановления и загрузки состояния задачи, к выполнению которой переходит процессор.

Защита памяти (англ. Memory protection) — это способ управления правами доступа к отдельным регионам памяти. Используется большинством многозадачных операционных систем. Основной целью защиты памяти является запрет доступа процессу к той памяти, которая не выделена для этого процесса. Такие запреты повышают надёжность работы как программ, так и операционных систем, так как ошибка в одной программе не может повлиять непосредственно на память других приложений. Следует различать общий принцип защиты…

А́дресное пространство (англ. address space) — совокупность всех допустимых адресов каких-либо объектов вычислительной системы — ячеек памяти, секторов диска, узлов сети и т. п., которые могут быть использованы для доступа к этим объектам при определенном режиме работы (состоянии системы).

Код операции, операционный код, опкод — часть машинного языка, называемая инструкцией и определяющая операцию, которая должна быть выполнена.

Счётчик кома́нд (также PC = program counter, IP = instruction pointer, IAR = instruction address register, СЧАК = счётчик адресуемых команд) — регистр процессора, который указывает, какую команду нужно выполнять следующей.

Иерархия компьютерной памяти — концепция построения взаимосвязи классов разных уровней компьютерной памяти на основе иерархической структуры.

Основная область памяти (Основная память, англ. Conventional memory) занимает первые 640 Кбайт оперативной памяти в IBM PC-совместимых компьютерах. В эту область загружается таблица векторов прерываний (занимает 1 Кбайт), некоторые данные из BIOS (например, буфер клавиатуры), различные 16-битные программы DOS. Для них 640 Кбайт являются барьером.

Вытесняющая многозадачность (приоритетная многозадачность, англ. preemptive multitasking, дословно упреждающая многозадачность) — это вид многозадачности, при которой операционная система принимает решение о переключении между задачами по истечении некоего кванта времени.

Разделяемая память (англ. Shared memory) является самым быстрым средством обмена данными между процессами.

Загрузчик операционной системы — системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера (процедуры POST) и начальной загрузки.

Буфер ассоциативной трансляции (англ. Translation lookaside buffer, TLB) — это специализированный кэш центрального процессора, используемый для ускорения трансляции адреса виртуальной памяти в адрес физической памяти.

Механизм копирования при записи (англ. Copy-On-Write, COW) используется для оптимизации многих процессов, происходящих в операционной системе, таких как, например, работа с оперативной памятью или файлами на диске (пример — ext3cow).

Дамп памяти (англ. memory dump; в Unix — core dump) — содержимое рабочей памяти одного процесса, ядра или всей операционной системы. Также может включать дополнительную информацию о состоянии программы или системы, например значения регистров процессора и содержимое стека. Многие операционные системы позволяют сохранять дамп памяти для отладки программы. Как правило, дамп памяти процесса сохраняется автоматически, когда процесс завершается из-за критической ошибки (например, из-за ошибки сегментации…

Неблокирующая синхронизация — подход в параллельном программировании на симметрично-многопроцессорных системах, в котором принят отказ от традиционных примитивов блокировки, таких, как семафоры, мьютексы и события. Разделение доступа между потоками идёт за счёт атомарных операций и специальных, разработанных под конкретную задачу, механизмов блокировки.

Тест производительности, бенчмарк (англ. benchmark) — контрольная задача, необходимая для определения сравнительных характеристик производительности компьютерной системы. Иногда бенчмарками также называются программы, которые тестируют время автономной работы ноутбуков и карманных персональных компьютеров, радиус действия беспроводной сети, пропускную способность каналов передачи данных, амплитудно-частотную характеристику звукового тракта и другие доступные для измерения характеристики, напрямую…

Адрес — символ или группа символов, которые идентифицируют регистр, отдельные части памяти или некоторые другие источники данных, либо место назначения информации.

Страничная память — способ организации виртуальной памяти, при котором единицей отображения виртуальных адресов на физические является регион постоянного размера (т. н. страница). Типичный размер страницы — 4096 байт, для некоторых архитектур — до 128 КБ.

Hardware Abstraction Layer (HAL, Слой аппаратных абстракций) — слой абстрагирования, реализованный в программном обеспечении, находящийся между физическим уровнем аппаратного обеспечения и программным обеспечением, запускаемом на этом компьютере. HAL предназначен для скрытия различий в аппаратном обеспечении от основной части ядра операционной системы, таким образом, чтобы большая часть кода, работающая в режиме ядра, не нуждалась в изменении при её запуске на системах с различным аппаратным обеспечением…

Снимок файловой системы, или снапшот, или снепшот (от англ. snapshot — мгновенный снимок), — моментальный снимок, копия файлов и каталогов файловой системы на определённый момент времени.

Файловый дескриптор — это неотрицательное целое число. Когда создается новый поток ввода-вывода, ядро возвращает процессу, создавшему поток ввода-вывода, его файловый дескриптор.

Объе́ктный мо́дуль (также — объектный файл, англ. object file) — файл с промежуточным представлением отдельного модуля программы, полученный в результате обработки исходного кода компилятором. Объектный файл содержит в себе особым образом подготовленный код (часто называемый двоичным или бинарным), который может быть объединён с другими объектными файлами при помощи редактора связей (компоновщика) для получения готового исполнимого модуля либо библиотеки.

Журналирование (англ. logging) — форма автоматической записи в хронологическом порядке операций в информационных технологиях, процесс записи информации о происходящих в рамках какого-либо процесса с некоторым объектом событиях, например, в файл регистрации или в базу данных. В некоторых программный комплексах используется термин «аудит», что является не верным, поскольку аудит подразумевает сравнение чего-то с чем-то, чего-то на предмет соответствия, например, требованиям, иными словами это корреляционный…

Сегментная адресация памяти — схема логической адресации памяти компьютера в архитектуре x86. Линейный адрес конкретной ячейки памяти, который в некоторых режимах работы процессора будет совпадать с физическим адресом, делится на две части: сегмент и смещение. Сегментом называется условно выделенная область адресного пространства определённого размера, а смещением — адрес ячейки памяти относительно начала сегмента. Базой сегмента называется линейный адрес (адрес относительно всего объёма памяти…

Разрядность числа в математике — количество числовых разрядов, необходимых для записи этого числа в той или иной системе счисления. Разрядность числа иногда также называется его длиной.

В информатике, блокировка — механизм синхронизации, позволяющий обеспечить исключительный доступ к разделяемому ресурсу между несколькими потоками. Блокировки — это один из способов обеспечить политику управления распараллеливанием.

В информатике термин инструкция обозначает одну отдельную операцию процессора, определённую системой команд. В более широком понимании, «инструкцией» может быть любое представление элемента исполнимой программы, такой как байт-код.

Монтирование файловой системы — системный процесс, подготавливающий раздел диска к использованию операционной системой.

Высокая доступность (англ. high availability) — характеристика технической системы, разработанной для избежания невыполненного обслуживания путём уменьшения или управления сбоями и минимизацией времени плановых простоев. Высокая доступность ожидается от систем жизнеобеспечения, здравоохранения и систем, от которых зависит благополучие общества в целом и экономического благополучия отдельных организаций.

Начальная загрузка — сложный и многошаговый процесс запуска компьютера. Загрузочная последовательность — это последовательность действий, которые должен выполнить компьютер для запуска операционной системы (точнее, загрузчика), независимо от типа установленной ОС.

Кэш или кеш (англ. cache, от фр. cacher — «прятать»; произносится — «кэш») — промежуточный буфер с быстрым доступом к нему, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше осуществляется быстрее, чем выборка исходных данных из более медленной памяти или удаленного источника, однако её объём существенно ограничен по сравнению с хранилищем исходных данных.

Точка монтирования (англ. mount point) — это каталог или файл, с помощью которого обеспечивается доступ к новой файловой системе, каталогу или файлу.

Уровень абстракции — один из способов сокрытия деталей реализации определенного набора функциональных возможностей. Применяется для управления сложностью проектируемой системы при декомпозиции, когда система представляется в виде иерархии уровней абстракции.

Реальный режим (или режим реальных адресов; англ. real-address mode) — режим работы процессоров архитектуры x86, при котором используется сегментная адресация памяти (адрес ячейки памяти формируется из двух чисел: сдвинутого на 4 бита адреса начала сегмента и смещения ячейки от начала сегмента; любому процессу доступна вся память компьютера). Изначально режим не имел названия, был назван «реальным» только после создания процессоров 80286, поддерживающих режим, названный «защищённым» (режим назван…

Обработчик прерываний (или процедура обслуживания прерываний) — специальная процедура, вызываемая по прерыванию для выполнения его обработки. Обработчики прерываний могут выполнять множество функций, которые зависят от причины, которая вызвала прерывание.

Планировщик задач — программа (служба или демон), часто называемая сервисом операционной системы, которая запускает другие программы в зависимости от различных критериев, как, например…

Подкачка страниц (англ. paging; иногда используется термин swapping от swap, /swɔp/) — один из механизмов виртуальной памяти, при котором отдельные фрагменты памяти (обычно неактивные) перемещаются из ОЗУ во вторичное хранилище (жёсткий диск или другой внешний накопитель, такой как флеш-память), освобождая ОЗУ для загрузки других активных фрагментов памяти. Такими фрагментами в современных ЭВМ являются страницы памяти.

Модуль ядра, загружаемый модуль ядра (англ. loadable kernel module, LKM) — объект, содержащий код, который расширяет функциональность запущенного или т. н. базового ядра ОС. Большинство текущих систем, основанных на Unix, поддерживают загружаемые модули ядра, хотя они могут называться по-разному (например, kernel loadable module в FreeBSD и kernel extension в Mac OS X).

Кома́нда — это указание компьютерной программе действовать как некий интерпретатор для решения задачи. В более общем случае, команда — это указание некоему интерфейсу командной строки, такому как shell.

Защищённый режим (режим защищённой виртуальной адресации) — режим работы x86-совместимых процессоров. Частично был реализован уже в процессоре 80286, но там существенно отличался способ работы с памятью, так как процессоры ещё были 16-битными и не была реализована страничная организация памяти. Первая 32-битная реализация защищённого режима — процессор Intel 80386. Применяется в совместимых процессорах других производителей. Данный режим используется в современных многозадачных операционных системах…

Стандартные потоки ввода-вывода в системах типа UNIX (и некоторых других) — потоки процесса, имеющие номер (дескриптор), зарезервированный для выполнения некоторых «стандартных» функций. Как правило (хотя и не обязательно), эти дескрипторы открыты уже в момент запуска задачи (исполняемого файла).

Балансировка нагрузки отличается от физического соединения тем, что балансировка нагрузки делит трафик между сетевыми интерфейсами на сетевой сокет (модель OSI уровень 4) основе, в то время как соединение канала предполагает разделение трафика между физическими интерфейсами на более низком уровне, либо в пакет (модель OSI уровень 3) или по каналу связи (модель OSI уровень 2); Основы с, как протокол соединения кратчайшего пути…

Сравнение с обменом (англ. compare and set, compare and swap, CAS) — атомарная инструкция, сравнивающая значение в памяти с одним из аргументов, и в случае успеха записывающая второй аргумент в память. Поддерживается в семействах процессоров x86, Itanium, Sparc и других.

Кросс-компиля́тор (англ. cross compiler) — компилятор, производящий исполняемый код для платформы, отличной от той, на которой исполняется сам кросс-компилятор. Такой инструмент бывает полезен, когда нужно получить код для платформы, экземпляров которой нет в наличии, или в случаях когда компиляция на целевой платформе невозможна или нецелесообразна (например, это касается мобильных систем или микроконтроллеров с минимальным объёмом памяти).

Масштаби́руемость (англ. scalability) — в электронике и информатике означает способность системы, сети или процесса справляться с увеличением рабочей нагрузки (увеличивать свою производительность) при добавлении ресурсов (обычно аппаратных).

Атомарная (атом от греч. atomos — неделимое) операция — операция, которая либо выполняется целиком, либо не выполняется вовсе; операция, которая не может быть частично выполнена и частично не выполнена.