3. Wydajność komputera

Moduł 1. Podstawy technik informatycznych
3. Wydajność komputera
Cel:
Znajomość czynników mających wpływ na wydajność pracy komputera: szybkość pracy
procesora, wielkość pamięci operacyjnej, liczba pracujących jednocześnie programów.
3.1. Charakterystyka czynników mających wpływ na wydajność pracy
komputera
Wydajność pracy komputera jest zaleŜna od wielu czynników związanych generalnie
z wydajnością warstwy sprzętowej oraz z właściwą konfiguracją oprogramowania
podstawowego i systemowego.
Szybkość pracy procesora, wielkość pamięci podręcznej CAHE, wielkość
i wydajność pamięci operacyjnej RAM, wydajność karty graficznej, szybkość interfejsów,
wydajność dysku twardego związana z szybkość transferu danych oraz stopnia
uporządkowania zapisanych na nim plików to najwaŜniejsze czynniki mające wpływ na
poprawienie szybkości wykonywanych przez komputer operacji.
Na wydajność systemu komputerowego niebagatelny wpływ ma równieŜ właściwa
konfiguracja systemu operacyjnego oraz sposób obsługi aplikacji uŜytkowych.
PoniŜej zostały opisane najwaŜniejsze czynniki, które mają wpływ na wydajność całego
systemu komputerowego.
3.2. Szybkość pracy procesora
Podstawowym wskaźnikiem określającym szybkość wykonywania rozkazów przez
procesor jest częstotliwość taktowania, najczęściej podawana w GHz. Dla wszystkich
procesorów częstotliwość ich pracy jest iloczynem szybkości taktowania magistrali
systemowej (FSB) oraz przypisanego danemu modelowi mnoŜnika.
Rys. 3.1. Przykładowy odczyt parametrów określających częstotliwość pracy procesora (CPU
Clock – częst. magistrali FSB, CPU Ratio – mnoŜnik)1
Im wyŜsza częstotliwość taktowania tym procesor wykonuje więcej operacji
w jednostce czasu. Współczesne procesory przeznaczone dla komputerów klasy PC pracują
z częstotliwością od 2 do 3,3 GHz2. NaleŜy się liczyć jednak z tym, Ŝe wraz ze wzrostem
częstotliwości pracy procesora wzrasta cena jego zakupu, co ma bezpośrednie przełoŜenie na
wartość całego zestawu komputerowego.
Innym waŜnym czynnikiem jest długość słowa cyfrowego przetwarzanego w jednym
takcie pracy przez procesor. Procesory 64 – bitowe wykazują tu znaczną przewagę nad
modelami 32 – bitowymi.
WaŜnym parametrem wpływającym na wydajność systemu komputerowego jest liczba
rdzenie procesora, przy czym kaŜdy rdzeni moŜe wykonywać operacje wielowątkowe.
Aplikacje akceptujące takie środowisko pracy mogą korzystać z trybu wielowątkowości, co
znacząco wpływa na zwiększenie wydajności systemu. Obecnie najczęściej spotykane są
procesory dwu lub cztero-rdzeniowe.
W sytuacji przedstawionej na rysunku częstotliwość pracy procesora wynosi: 166 [MHz] ∗ 13,5 = 2241 MHz =
2,2 GHz
2
Niektóre modele pozwalają na przetaktowanie zegara do wartości 4,2 GHz
1
16
Moduł 1. Podstawy technik informatycznych
Rys. 3.2. Procesor Core i7 975 Extreme firmy Intel (częstotliwość podst. 3,33 GHz, liczba
rdzeni – 4), jeden z najszybszych procesorów przeznaczonych do komputerów osobistych
(źródło: PC World, nr 9/2009, wyd. IDG, str. 73)
3.3. Wielkość pamięci operacyjnej
Wydajność komputera jest zaleŜna równieŜ od wielkości pamięci operacyjnej RAM3
(ang. Random Access Memory). Z uŜytkowego punktu widzenia w pamięci RAM zapisywane
są:
• pliki systemu operacyjnego,
• sterowniki urządzeń we/wy,
• pliki programów uŜytkowych,
• pliki z danymi.
W przypadku konieczności pracy z „pamięcioŜernymi” aplikacjami lub duŜymi
zbiorami danych procesor musi odwoływać się do zasobów zapisanych w pamięci
zewnętrznej (najczęściej dysk twardy komputera), co w znacznym stopniu wpływa na
spowolnienie jego pracy. Zatem wielkość pamięci RAM ma duŜy wpływ na szybkość pracy
całego systemu komputerowego.
Producenci aplikacji uŜytkowych najczęściej podają wymaganą wielkość pamięci RAM,
celem ich uruchomienia i efektywnego wykorzystywania. NaleŜy jednak pamiętać, Ŝe
dostępna cześć pamięci operacyjnej jest zmniejszona przez wymagania systemu operacyjnego
oraz wielkość rezydentnych programów sterujących pracą urządzeń wejścia/wyjścia.
W niektórych typach komputerów cześć pamięci operacyjnej jest współdzielona przez
kartę graficzną, co znacznie wpływa na zmniejszenie wydajności systemu.
Na rysunku nr 3.3 przedstawiono przykładowy stopień wykorzystania pamięci RAM
(z dostępnym 1 GB pamięci) przez system operacyjny Windows XP home, bez
uruchomionych aplikacji uŜytkowych.
3
RAM (Random Access Memory) – ulotna pamięć komputera o dostępie swobodnym. Wykorzystywana jest do
przechowywania uruchomionych programów i niezbędnych do ich wykonywania danych. Nadzór nad pamięcią
RAM stanowi system operacyjny. Pojemność pamięci operacyjnej jest wielokrotnością modułów: 16, 32, 64,
128 MB. współcześnie w komputerach procesorami 32-bitowymi wielkość pamięci operacyjnej wynosi od
512MB do 4GB.
17
Moduł 1. Podstawy technik informatycznych
Rys. 3.3. Obraz monitora systemu Windows XP home z zaznaczoną wielkością zajętej
i fizycznie dostępnej pamięci RAM4
Na wydajność komputera ma równieŜ wpływ szybkość transmisji danych do i z pamięci
RAM, jak równieŜ czas dostępu systemu do komórek pamięci. im szybszy czas dostępu
i większy transfer danych w jednostce czasu tym komputer będzie bardzie efektywniej
(szybciej) obsługiwał uruchomione aplikacji i wykonywał operacje systemowe.
3.4. Liczba pracujących jednocześnie programów
Współczesne systemy operacyjne (m.in. Windows 95/98/Me/2000/XP/Vista) naleŜą do
rodziny systemów wielozadaniowych. Oznacza to, Ŝe moŜna na nich uruchomić jednocześnie
kilka aplikacji i w trakcie pracy przełączać się między nimi, a nawet przenosić dane (funkcja
OLE). N rysunku 3.4 przedstawiono widok systemu XP home z kilkoma równocześnie
uruchomionymi aplikacjami.
Rys. 3.4. Windows XP home z kilkoma uruchomionymi aplikacjami
4
Komputer miał zainstalowany 1 GB pamięci RAM (2 x 512 MB), system operacyjny Winows XP home wraz
z programami rezydentnymi i sterownikami zajmował ok. 292 MB pamięci (zaznaczono czerwoną kreską).
18
Moduł 1. Podstawy technik informatycznych
Uruchamianie kilku aplikacji funkcjonujących równocześnie powoduje zwiększenie
zajętości pamięci RAM. Przekroczenie granicy fizycznej pojemności pamięci RAM nie
spowoduje zawieszenia się komputera, będzie pracował dalej ale system zostanie zmuszony
do komunikacji z pamięcią zewnętrzna, w której będzie przechowywał „nadmiarowe” dane
niezbędne do prawidłowego funkcjonowania uruchomionych aplikacji. Konsekwencją takiej
sytuacji, w której procesor musi się komunikować z pamięcią zewnętrzną, jest zauwaŜalne
spowolnienie pracy komputera. Wnioski z tego płyną następujące:
naleŜy maksymalnie, na ile to moŜliwe ograniczać liczbę równocześnie uruchomionych
aplikacji,
zamykać aplikacje nieuŜywane lub takie, do których odwołujemy się sporadycznie,
jeŜeli mimo tego komputer wykazuje oznaki spowolnionej pracy naleŜy rozwaŜyć
moŜliwość zwiększenia fizycznej pamięci RAM poprzez zamontowanie dodatkowych
modułów pamięci lub wymianę juŜ posiadanych na modele o większej pojemności.
Na rysunku nr 3.5 przedstawiono wpływ uruchomienia kilku aplikacji na zmniejszenie
wolnego miejsca w pamięci operacyjnej RAM (porównaj z sytuacją na rys. 3.3).
Rys. 3.5. Raport systemu dot. m.in. wolnego obszaru pamięci RAM po uruchomieniu
wybranych aplikacji uŜytkowych
19