4. Тест tpc-c

Тестовий пакет TPC-C моделює прикладне завдання обробки замовлень. Він моделює досить складну систему OLTP, що повинна управляти прийомом замовлень, керуванням обліком товарів і поширенням товарів і послуг. Тест TPC-C здійснює тестування всіх основних компонентів системи: терміналів, ліній зв'язку, ЦП, дискового в/в і бази даних.

TPC-C вимагає, щоб виконувалися п'ять типів транзакцій:

• нове замовлення, що вводить за допомогою складної екранної форми

• просте відновлення бази даних, пов'язане із платежем

• просте відновлення бази даних, пов'язане з поставкою

• довідка про стан замовлень

• довідка по обліку товарів

Серед цих п'яти типів транзакцій принаймні 43%повинні становити платежі. Транзакції, зв'язані з довідками про стан замовлень, стані поставки й обліку, повинні становити по 4%. Потім виміряється швидкість транзакцій по нових замовленнях, оброблюваних спільно із сумішшю інших транзакцій, що виконуються у фоновому режимі.

База даних TPC-C заснована на моделі оптового постачальника з віддаленими районами й товарними складами. База даних містить дев'ять таблиць: товарні склади, район, покупець, замовлення, порядок замовлень, нове замовлення, стаття рахунку, складські запаси та історія.

Звичайно публікуються два результати. Один з них, tpm-C, представляє пікову швидкість виконання транзакцій (виражається в кількості транзакцій у хвилину). Другий результат, $/tpm-C, являє собою нормалізовану вартість системи. Вартість системи включає всі апаратні засоби й програмне забезпечення, що використані в тесті, плюс вартість обслуговування протягом п'яти років.

5. Майбутні тести tpc

Зовсім недавно (див. ComputerWorld-Moscow, N15, 1995) TPC оголосив про скасування тестів TPC-A і TPC-B. Відтепер для оцінки систем будуть застосовуватися існуючий тестовий пакет TPC-C, нові тести TPC-D і TPC-E, а також два ще повністю не розроблених тести. Представлений у першому кварталі 1995 року тест TPC-D призначений для оцінки продуктивності систем прийняття рішень. Для оцінки систем масштабу підприємства в другому кварталі 1995 року TPC повинен був представити тест TPC-E і його альтернативний варіант, що не має поки назви. Крім того, TPC продовжує розробку тестових пакетів для оцінки баз даних і систем клієнт/сервер. Перші результати, отриманих за допомогою цих нових методів, уже почали публікуватися.

Рис. 1 Типове середовище обробки транзакцій і відповідні оцінні тести TPC

6. AIM

Однією з незалежних організацій, що здійснює оцінку продуктивності обчислювальних систем, є приватна компанія AIM Technology, що була заснована в 1981 році. Компанія розробляє й поставляє програмне забезпечення для виміру продуктивності систем, а також робить послуги з тестування систем кінцевим користувачам і постачальникам обчислювальних систем і мереж, які використовують промислові стандартні операційні системи, такі як UNIX і OS/2.

За час свого існування компанія розробила спеціальне програмне забезпечення, що дозволяє легко створювати різні робочі навантаження, що відповідають рівню тестованої системи й вимогам по її використанню. Це програмне забезпечення складається із двох основних частин: генератора тестових пакетів (Benchmark Generator) і навантажувальних сумішей (Load Mixes) прикладних завдань.

Генератор тестових пакетів являє собою програмну систему, що забезпечує одночасне виконання безлічі програм. Він містить велику кількість окремих тестів, які споживають певні ресурси системи, і тим самим акцентують увагу на певних компонентах, з яких складається її загальна продуктивність. При кожному запуску генератора можуть виконуватися будь-які окремі або всі доступні тести в будь-якому порядку й при будь-якій кількості проходів, дозволяючи тим самим створювати для системи практично будь-яке необхідне робоче навантаження. Все це дає можливість тестовому пакету моделювати будь-який тип суміші при постійній зміні акцентів (для кращого подання реального навколишнього оточення) і при забезпеченні високого ступеня конфігурування.

Кожна навантажувальна суміш являє собою формулу, що визначає компоненти необхідного навантаження. Ця формула задається в термінах кількості різних доступних тестів, які повинні виконуватися одночасно для моделювання робочого навантаження.

Використовуючи ці дві частини програмного забезпечення AIM, можна дійсно створити для тестованої системи будь-яке робоче навантаження, визначаючи компоненти навантаження в термінах тестів, які повинні виконуватися генератором тестових пакетів. Якщо деякі необхідні тести відсутні в складі генератора тестових пакетів, то вони можуть бути легко туди додані.

Генератор тестових пакетів під час своєї роботи "масштабує" або збільшує навантаження на систему. Спочатку він виконує й хронометрує одну копію навантажувальної суміші. Потім одночасно виконує й хронометрує три копії навантажувальної суміші й т.д. У міру збільшення навантаження, на основі оцінки продуктивності системи, вибираються різні рівні збільшення навантаження. Зрештою може бути намальована крива пропускної здатності, що показує можливості системи по обробці навантажувальної суміші залежно від числа модельованих навантажень. Це дозволяє з достатньою вірогідністю дати висновок про можливості роботи системи при даному навантаженні або при зміні навантаження.

Очевидно, що сам по собі процес моделювання робочого навантаження мало що дав би для порівняння різних машин між собою при відсутності в AIM набору добре підібраних сумішей, які являють собою ряд важливих для користувача прикладних завдань.

Всі суміші AIM можуть бути розділені на дві категорії: стандартні й замовлені. Замовлені суміші створюються для точного моделювання особливостей середовища кінцевого користувача або постачальника встаткування. Замовлена суміш може бути тісно пов'язана з певними тестами, що додають до генератора тестових пакетів. Як альтернатива замовлена суміш може бути пов'язана з дуже специфічним додатком, що створює для системи незвичайне навантаження. У загальному випадку замовлені суміші розробляються на основі однієї зі стандартних сумішей AIM шляхом її "припасування" для більш точного подання певної ситуації. Звичайно замовлені суміші розробляються замовником разом з AIM Technology, що дозволяє використати багаторічний досвід AIM по створенню й моделюванню навантажувальних сумішей.

До теперішнього часу AIM створила вісім стандартних сумішей, які являють собою звичайне середовище прикладних завдань. До складу цих стандартних сумішей входять:

1. Універсальна суміш для робочих станцій (General Workstation Mix) - моделює роботу робочої станції в середовищі розробки програмного забезпечення.

2. Суміш для механічного САПР (Mechanical CAD Mix) моделює робочу станцію, що використовується для тривимірного моделювання та середовища системи автоматизації проектування в механіці.

3. Суміш для геоінформаційних систем (GIS Mix) - моделює робочу станцію, що використовується для обробки зображень і в додатках геоінформаціних систем.

4. Суміш універсальних ділових додатків (General Business) - моделює робочу станцію, що використовується для виконання таких стандартних інструментальних засобів, як електронна пошта, електронні таблиці, база даних, текстовий процесор і т.д.

5. Багатокористувальницька суміш (Shared/Multiuser Mix) моделює багатокористувальницьку систему, що забезпечує обслуговування додатків для безлічі працюючих у ній користувачів.

6. Суміш для обчислювального (рахункового) сервера (ComputeServer Mix) - моделює систему, що використовується для виконання завдань із більшим обсягом обчислень, таких як маршрутизація PCB, гідростатичне моделювання, обчислювальна хімія, підбір кодів і т.д.

7. Суміш для файлу-сервера (File Server Mix) - моделює запити, що надходять у систему, що використовується в якості централізованого файлового сервера, включаючи введення/виведення і обчислювальні потужності для інших послуг із запиту.

8. Суміш СУБД (RBMS Mix) - моделює систему, що виконує відповідальні додатки керування базою даних.

Одним з видів діяльність AIM Technology є випуск сертифікованих звітів за результатами тестування різних систем. Як приклад розглянемо форму звіту AIM Performance Report II - незалежний сертифікований висновок про продуктивність системи.

Ключовими частинами цього звіту є:

• вартість системи,

• деталі конфігурації системи,

• результати виміру продуктивності, показані на трьох тестових пакетах AIM.

Використовуються наступні три тестових пакети:

• багатокористувальницький тестовий пакет AIM (набір III),

• тестовий пакет утиліт AIM (Milestone),

• тестовий пакет для оцінки різних підсистем (набір II).

Зокрема, набір III, розроблений компанією AIM Technology, використовується в різних формах уже більше 10 років. Він являє собою пакет тестів для системи UNIX, що намагається оцінити всі аспекти продуктивності системи, включаючи всі основні апаратні засоби, що використовуються в багатопрограмному середовищі. Цей тестовий пакет моделює багатокористувальницьку роботу в середовищі поділу часу шляхом генерації зростаючих рівнів навантаження на ЦП, підсистему введення/виведення, перемикання контексту й вимірює продуктивність системи при роботі з безліччю процесів.

Для оцінки й порівняння систем в AIM Performance Report II використаються наступні критерії:

• Пікова продуктивність (рейтинг продуктивності по AIM)

• Максимальне користувальницьке навантаження

• Індекс продуктивності утиліт

• Пропускна здатність системи

Рейтинг продуктивності по AIM - стандартна одиниця виміру пікової продуктивності, установлена AIM Technology. Цей рейтинг визначає найвищий рівень продуктивності системи, що досягається при оптимальному використанні ЦП, операцій із плаваючою крапкою та кешування диска. Рейтинг всюдисущої машини VAX 11/780 звичайно становить 1 AIM. У звітах AIM представлений широкий ряд UNIX-систем, які можна порівнювати по цьому параметрі.

Максимальне користувальницьке навантаження - визначає "ємність" (capacity) системи, тобто таку крапку, починаючи з якої продуктивність системи падають нижче прийнятного рівня для N-го користувача (менше ніж одне завдання у хвилину на один користувача).

Індекс продуктивності утиліт - визначає кількість користувальницьких навантажень пакета Milestone, які дана система виконує протягом однієї години. Набір тестів Milestone багаторазово виконує обрані утиліти UNIX у якості основних і фонових завдань при помірних користувальницьких навантаженнях. Цей параметр показує можливості системи по виконанню універсальних утиліт UNIX.

Максимальна пропускна здатність - визначає пікову продуктивність мультипрограмної системи, що вимірюється кількістю виконаних завдань у хвилину. Графік пропускної здатності системи, що наводиться у звіті, показує, як вона працює при різних навантаженнях.

Звіт по продуктивності розроблений з використанням набору тестів AIM власної розробки. На відміну від багатьох популярних тестових пакетів, які вимірюють тільки продуктивність ЦП в однозадачном режимі і/або на операціях із плаваючою крапкою, тестові пакети AIM перевіряють підсумкову продуктивність системи й всіх її основних компонентів у багатозадачному середовищі, включаючи ЦП, що плаває крапку, пам'ять, диски, системні й бібліотечні виклики.

Синтетичні ядра й натуральні тести не можуть використовуватись в якості дійсних тестових пакетів для оцінки систем: вони не можуть моделювати точно середовище кінцевого користувача й оцінювати продуктивність всіх стосовних до справи компонентів системи. Без такої гарантії результати виміру продуктивності залишаються під сумнівом.

Контрольні запитання

1. Для яких цілей використовуються тести TPC-A, TPC-B та TPC-С?

2. Що являє собою генератор тестових пакетів?

3. Для чого використовуються навантажувальні суміші?

4. Які ви знаєте навантажувальні суміші AIM та для чого вони використовуються?

5. Чи існують універсальні засоби виміру продуктивності процесора?

Рекомендована література

1. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. – М., „Нолидж”, 1998.

Лекція 4. Основні архітектурні поняття

План лекції

1. Визначення поняття „архітектура”.

2. Архітектура системи команд. Класифікація процесорів (CISC і RISC).

3. Методи адресації та типи даних.

4. Типи команд.

5. Команди керування потоком команд.

6. Типи і розміри операндів.

Виклад лекції

1. Визначення поняття "архітектура"

Термін "архітектура системи" часто вживається як у вузькому, так і в широкому змісті цього слова. У вузькому змісті під архітектурою розуміється архітектура набору команд. Архітектура набору команд виступаэ кордоном між апаратурами й програмним забезпеченням і представляє ту частину системи, що видна програмістові або розробнику компіляторів. Слід зазначити, що це найбільш часте вживання цього терміна. У широкому змісті архітектура охоплює поняття організації системи, що включає такі високорівневі аспекти розробки комп'ютера як систему пам'яті, структуру системної шини, організацію введення/виведення й т.п.

Стосовно до обчислювальних систем термін "архітектура" може бути визначений як розподіл функцій, реалізованих системою, між її рівнями, точніше як визначення границь між цими рівнями. Таким чином, архітектура обчислювальної системи припускає багаторівневу організацію. Архітектура першого рівня визначає, які функції по обробці даних виконуються системою в цілому, а які покладають на зовнішній мир (користувачів, операторів, адміністраторів баз даних і т.д.). Система взаємодіє із зовнішнім світом через набір інтерфейсів: мови (мова оператора, мови програмування, мови опису й маніпулювання базою даних, мова керування завданнями) і системні програми (програми-утиліти, програми редагування, сортування, збереження й відновлення інформації).

Інтерфейси наступних рівнів можуть розмежовувати певні рівні усередині програмного забезпечення. Наприклад, рівень керування логічними ресурсами може включати реалізацію таких функцій, як керування базою даних, файлами, віртуальною пам'яттю, мережною телеобробки. До рівня керування фізичними ресурсами відносяться функції керування зовнішньою й оперативною пам'яттю, керування процесами, що виконуються в системі.

Наступний рівень відбиває основну лінію розмежування системи, а саме границю між системним програмним забезпеченням і апаратурами. Цю ідею можна розвити й далі й говорити про розподіл функцій між окремими частинами фізичної системи. Наприклад, деякий інтерфейс визначає, які функції реалізують центральні процесори, а які - процесори введення/виведення. Архітектура наступного рівня визначає розмежування функцій між процесорами введення/виведення й контролерами зовнішніх пристроїв. У свою чергу можна розмежувати функції, реалізовані контролерами й самими пристроями введення/виведення (терміналами, модемами, накопичувачами на магнітних дисках і стрічках). Архітектура таких рівнів часто називається архітектурою фізичного введення/виведення.