Показатели эффективности системы операций

Система операций

Системой операций называется список операции, непосредственно выполняемых техническими средствами вычислительной машины. Система операций ЭВМ определяется областью ее применения, требованиями к стоимости, производительности к точности вычислении.

Связь системы операции с алгоритмами решаемых задач проявляется в степени се приспособлен пост и для записи программ реализации этих алгоритмов. Степень приспособленности характеризуется близостью списка операции системы команд и операции, используемых на каждом шаге выполнения алгоритмов. Простоту программирования алгоритма часто определяют термином «программируемость вычислительной машины». Чем меньше команд требуется для составления программы реализации какого-либо алгоритма, тем программируем ость выше. В архитектурах типа CISC улучшения программируемости добиваются введением в систему операции большого количества операции, в том числе и достаточно сложных. Это может приводить и к повышению производительности ЭВМ, хотя в любом случае увеличивает аппаратурные затраты.

Обоснованный выбор системы операции (СО) возможен лишь исходя из анализа подлежащих реализации алгоритмов. Для этого определяется частотный вектор используемых в алгоритме операторов (q₁, …, q_n). Изучив вектор, составляют список основных, наиболее часто встречающихся операторов. Операторы основного списка реализуются системой машинных операций ЭВМ (каждому оператору сопоставляется своя машинная операция). Остальные операторы получают путем их разложения на операторы основного списка,

Качество системы операций можно характеризовать двумя свойствами: функциональной полнотой и эффективностью.

Функциональная полнота - это достаточность системы операции для описания любых алгоритмов. Системы операций ЭВМ включают в себя большое количество машинных операции и практически всегда являются функционально полными.

Эффективность системы операций показывает степень соответствия СО заданному классу алгоритмов и требованиям к производительности ЭВМ. Количественно эффективность характеризуется затратами оборудования, затратами времени на реализацию алгоритмов и вероятностью правильного выполнения программ.

Затраты оборудования С можно описать выражением

С = С_ПР + С_ЗУ,

где С_ПР – затраты в процессоре на реализацию системы операции. С_ЗУ – затраты памяти на размещение данных и программ, представляющих алгоритм в терминах заданной системы операции.

Величина С_ПР пропорциональна количеству и сложности машинных операций, а С_ЗУ — емкости памяти, необходимой для хранения закодированного алгоритма. Усложнение машинных операции приводит к сокращению количества операции (команд), требуемых для описания алгоритма, и, следовательно, к уменьшению необходимой емкости памяти.

Затраты времени на реализацию алгоритма (Т) пропорциональны количеству команд (операции) в программе. Введение в СО более сложных операций позволяет программировать сложные действия одной командой, в результате чего уменьшается количество команд программы.