Характеристики вычислительных сетей

 

Характеристики СВ - это совокупность показателей эффективности (качества) сети.

Характеристики СВ делятся на две группы:

- качественные;

- количественные.

 

К качественным характеристикам относятся:

1) операционные возможности сети, представляющие собой перечень услуг (сервис) по передаче и обработке данных, предоставляемых пользователям сети, таких как:

а) передача данных между удаленными пользователями сети;

б) доступ к удаленным файлам;

в) доступ к разнообразным вычислительным средствам, в том числе,

большим и суперЭВМ, работающим с различными операционными системами;

г) электронная почта;

д) организация распределенных баз данных;

е) возможность передачи по сети разнообразных данных (речь, аудио, видео) и т.д.;

2) масштабируемость - способность сети при ее наращивании (при увеличении ресурсов) линейно увеличивать свою производительность;

3) совместимость - возможность взаимодействия в пределах одной и той же сети оборудования разных производителей.

 

Количественные характеристики СВ делятся на две группы:

- глобальные, определяющие наиболее важные свойства сети как целостного объекта;

- локальные, определяющие свойства отдельных компонент или частей сети и позволяющие получить более детальное представление об эффективности сети. Часто локальные характеристики являются компонентами математических выражений для определения глобальных характеристик.

К глобальным характеристикам относятся:

- характеристики производительности;

- характеристики оперативности;

- характеристики надежности;

- стоимостные характеристики;

- прочие характеристики (энергопотребления, масса-габаритные и т.д.).

 

 

Глобальные характеристики ВС

 

 

Производительности Оперативности Надежности Стоимости Прочие

Характеристики производительности

 

Производительность СВ - мера мощности сети, определяющая количество работы, выполняемой сетью в единицу времени.

Понятие производительности охватывает широкую номенклатуру показателей эффективности СВ, определяющих качество функционирования как сети в целом, так и отдельных ее подсистем и элементов - технических и программных средств.

Производительность СВ зависит, в первую очередь, от производительности отдельных ее элементов, называемых скоростью работы или быстродействием устройств, например, скорость передачи данных по каналам связи, измеряемая объемом данных, передаваемых за единицу времени, быстродействие ЭВМ или, точнее, процессора, измеряемое числом команд, выполняемых в единицу времени, и т.п.

Для оценки производительности СВ в целом используется следующая совокупность показателей:

1) производительность СТК (сети передачи данных), измеряемая числом сообщений (пакетов) передаваемых по сети за единицу времени;

2) производительность СВТ (обработки данных), представляющая собой суммарную производительность всех средств ВТ (ЭВМ и систем), входящих в состав сети.

Производительность СТК (коммуникационная мощность) может быть задана следующими показателями:

- максимальная или предельная производительность, называемая пропускной способностью сети передачи данных;

- реальная или фактическая производительность сети передачи данных.

Реальная производительность СПД может быть задана как среднее значение на некотором интервале времени или как мгновенное значение в конкретный момент времени.

Производительность СВТ (вычислительная мощность) в целом складывается из производительностей вычислительных систем (ВС), выполняющих обработку данных в сети, и может быть задана двумя способами:

- как предельная производительность, представляющая собой сумму номинальных производительностей всех ВС, входящих в состав сети;

- как реальная производительность, представляющая собой сумму системных производительностей всех ВС, входящих в состав сети.

Таким образом, производительность СВТ определяется производительностью отдельной ВС. В связи с этим рассмотрим понятия производительности применительно к одной ВС.

Для оценки производительности ВС в целом используется следующая совокупность показателей:

- номинальная производительность;

- комплексная производительность;

- системная производительность.

Номинальная производительность характеризуется совокупностью значений быстродействий устройств, входящих в состав ВС: V = (V₁, ..., V _n), где n - число устройств. Другими словами, номинальная производительность характеризует предельные возможности средств обработки данных, входящих в состав сети.

С целью облегчения сравнения различных ВС, полагая, что быстродействия других устройств несущественны по сравнению с быстродействием процессоров, в качестве номинальной производительности обычно рассматривают суммарное быстродействие процессоров ВС:

 

V_н = V₁ + ... + V_i + ... + V_N,

где V_i - быстродействие i-го процессора (i = 1, N); N - количество ЦП.

В процессе функционирования ВС могут возникать конфликты при одновременном обращении разных устройств к одним и тем же общим ресурсам: оперативной памяти, внешним устройствам и т.д. При этом реальная производительность ВС оказывается ниже предельной (номинальной) производительности в результате простоев отдельных устройств в состоянии ожидания освобождения занятых общих устройств.

Реальная производительность ВС, характеризующая совместную работу технических средств системы и учитывающая снижение быстродействий отдельных устройств в результате конфликтов при обращении к общим ресурсам, называется комплексной производительностью ВС.

Комплексную производительность ВС, как и номинальную, обычно измеряют суммарным быстродействием процессоров ВС с учетом конфликтов при обращении к общим ресурсам:

 

                                                  ~         ~        ~

V_к = V₁ + ... + V_i + ... + V_N,

 ~

где V_i = f_i * V_i - реальное (фактическое) быстродействие i-го процессора; f_i - коэффициент использования процессора, характеризующий снижение его быстродействия (0 < f_i < 1).

Наиболее важным показателем производительности ВС, как совокупности технических и программных средств, является системная производительность (l₀), измеряемая числом задач, выполняемых системой за единицу времени:

 

l₀ = m (T) / T,

 

где m (T) - число задач, выполненных за время T (T >> 0).

Очевидно, что системная производительность зависит от режима функционирования, реализуемого управляющими программами операционной системы, и класса решаемых задач, т.е. вычислительной (рабочей) нагрузки.

Ясно также, что системная производительность в значительной степени определяется комплексной производительностью ВС.

Обычно, если не оговорено другое, под производительностью ВС понимается системная производительность.