LABORATORY EXERCISE №1
Topic 1: Computation of metrics of productivity of computer system: speed, efficiency, energy expenses, Amdal's law, CPU time.
Тема 1: Расчет показателей производительности компьютерной системы: скорость, эффективность, затраты энергии, закон АМДАЛ, в процессорного времени
Basics:
An operating system is the program that, after being initially loaded into the computer by a boot program, manages all the other programs in a computer. The other programs are called applications or application programs. The application programs make use of the operating system by making requests for services through a defined application program interface (API). In addition, users can interact directly with the operating system through a user interface such as a command language or a graphical user interface (GUI). For hardware functions such as input and output and memory allocation, the operating system acts as an intermediary between programs and the computer hardware, although the application code is usually executed directly by the hardware and frequently makes system calls to an OS function or is interrupted by it.
Основы:
Операционная система это программа, которая, после того, как первоначально загружены в компьютер с помощью программы загрузки, управляет всеми другими программами в компьютере. Остальные программы называются приложениями или прикладных программ. Прикладные программы используют операционную систему, отправляя запросы на услуги через программный интерфейс приложения (Defined API). Кроме того, пользователи могут взаимодействовать непосредственно с операционной системой через пользовательский интерфейс, такой как командный язык или графический пользовательский интерфейс (GUI). Для аппаратных функций, таких как вход и выход и распределение памяти, операционная система выступает в качестве посредника между программами и аппаратными средствами компьютера, хотя код приложения обычно выполняется непосредственно на аппаратном уровне и часто делает системные вызовы к функции ОС или прерывается Это.
Major operating system functions:
1. CPU management - division of tasks into manageable pieces and distributing them on the priorities before sending to the processing of the CPU;
2. Memory management - coordination of the data flow in and out of RAM and determining the need for virtual memory;
3. Device Management - providing communication between each device connected to a computer, CPU and requests;
4. Data management - a direction of data storage for a long time on hard drives and other storage devices extended;
5. Application Interface - providing a standard communication and data exchange between application programs and components;
6. User Interface - providing ways to communicate and interact with the computer.
7. Основные функции операционной системы:
8. 1. Управление CPU - разделение задач на управляемые части и распределение их по приоритетам перед отправкой на обработку ЦП;
9. 2. Управление памятью - координация потока данных в и из оперативной памяти и определения потребности в виртуальной памяти;
10. Управление 3. Устройство - обеспечение связи между каждым устройством, подключенным к компьютеру, CPU и запросов;
11. 4. Управление данными - направление хранения данных в течение длительного времени на жестких дисках и других устройствах хранения расширенных;
12. 5. Интерфейс приложений - обеспечение стандартной связи и обмена данными между прикладными программами и компонентами;
13. 6. Пользовательский интерфейс - предоставление возможности общаться и взаимодействовать с компьютером.
Depending on the number of simultaneously processed tasks and the number of users, which can be catered, there are four common types of operating systems:
1. single-user single-tasking, which support a single input source and can be operated with only one (current) task at a time;
2. single-user multi-tasking, which provide to a single user parallel processing of multiple tasks;
3. multiple users multi-tasking, allowing to run multiple tasks to multiple users on a single computer.
4. real-time operating system, guarantees to process events or data by a specific moment in time. A real-time operating system may be single- or multi-tasking, but when multitasking, it uses specialized scheduling algorithms so that a deterministic nature of behavior is achieved.
5. В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которые могут быть обслужены, существует четыре основных типа операционных систем:
6. 1. однопользовательская однозадачной, которые поддерживают единственный источник входного сигнала и может работать только с одной (текущей) задачи в то время;
7. 2. однопользовательская многозадачности, которые обеспечивают в параллельную однопользовательской обработки нескольких задач;
8. 3. несколько пользователей многозадачность, что позволяет запускать несколько задач нескольким пользователям на одном компьютере.
9. 4. Операционная система реального времени, гарантии для обработки событий или данных по определенный момент времени. Операционная система, в режиме реального времени может быть одно- или многозадачность, но когда многозадачности, он использует специальные алгоритмы планирования, так что детерминированный характер поведения достигается.
32-bit or 64-bit OS? The answer commonly depends on which type of processor is used. Modern computing has been shifting towards 64-bit for a few years now, and it has saturated the market to a point where even entry-level computers are equipped with these new, more powerful processors.
A 32-bit operating system will run efficiently at 4 GB memory, but no more than that. This is because its architectural design won’t exceed a certain integer value, the addressable space. That integer value refers to your “bit” which is binary (0 or 1). Now if you have a 32-bit, you’ll have 2(0 and 1)32, which would then be equal to 4 billion bytes or 4GiB of addressable space.
With your 64-bit, the calculations would still be the same as with your 32-bit. So if you now have a 64-bit, you’ll have 264 that would total up to a large 16 Exbibyte (1.1529215 × 109 gigabytes). It would now be your addressable space. However, since most of it won’t be fully utilized, OS’s will have its limits like a 64-bit Windows with a maximum 8 TB.
32-битные или 64-битной ОС? Ответ обычно зависит от используемого типа процессора. Современные вычисления были смещается в сторону 64-битной в течение нескольких лет, и она насытили рынок до точки, где даже компьютеры начального уровня оснащаются этими новыми, более мощными процессорами.
32-разрядная операционная система не будет эффективно работать на 4 ГБ оперативной памяти, но не более того. Это происходит потому, что его архитектурный дизайн не будет превышать определенное целое значение, то адресное пространство. Это целое значение относится к вашей "бит", который является бинарным (0 или 1). Теперь, если у вас есть 32-бит, вы будете иметь 2 (0 и 1) 32, который затем будет равен 4 млрд байт или 4GiB адресуемой пространства.
С 64-битной, расчеты будут по-прежнему быть таким же, как и с 32-битной. Так что если у Вас теперь есть 64-бит, вы будете иметь 264, что составит в общей сложности до большой 16 Exbibyte (1.1529215 × 109 гигабайт). Теперь было бы ваше адресное пространство. Однако, так как большинство из них не будет в полной мере, ОС будет иметь свои границы, как 64-битной Windows, с максимальным 8 ТБ.
Comparison of the computers usually starts with an assessment of their performance. This necessitated the introduction of appropriate units of measurement performance and the development of standard methods for its assessment. The core of the currently used computer performance evaluation and comparison methods are based on time. The amount of time the CPU is actually executing instructions. During the execution of most programs, the CPU sits idle much of the time while the computer fetches data, or sends data to an output device. The CPU time of an executing program, therefore, is generally much less than the total execution time of the program. Multitasking operating systems take advantage of this by sharing the CPU among several programs.
Сравнение компьютеров обычно начинается с оценки их эффективности. Это привело к необходимости введения соответствующих единиц измерения производительности и разработку стандартных методов ее оценки. Ядро используемых в настоящее время оценки производительности компьютера и сравнения методов основаны на времени. Количество времени, процессор фактически выполнение команд. Во время выполнения большинства программ, процессор простаивает большую часть времени, в то время как компьютер считывает данные, или передает данные на устройство вывода. Время ЦП выполняющегося программы, поэтому, как правило, значительно меньше, чем общее время выполнения программы. Многозадачной операционной системы воспользоваться этим путем обмена процессора между несколькими программами.
Performance testing methods are distinguished into the following areas:
1. Load testing. Usually it carried out in order to assess the behavior of the application under the given expected load. This load may be, for example, the expected number of simultaneous users application committing transactions over a predetermined number of time intervals.
2. Stress testing. Used to understand the limits of application bandwidth. This type of testing is conducted to determine the reliability of the system during extreme or disproportionate loads
3. Stability testing. uring soak tests, memory utilization is monitored to detect potential leaks. Also important, but often overlooked is performance degradation, i.e. to ensure that the throughput and/or response times after some long period of sustained activity are as good as or better than at the beginning of the test.
4. Configuration testing. In this case, instead of test performance in terms of the fed loads, tested the effect of changes in the configuration performance.
5. Методы тестирования производительности отличаются в следующих областях:
6. 1. Тестирование нагрузки. Обычно это осуществляется в целях оценки поведения приложения при данной ожидаемой нагрузки. Эта нагрузка может быть, например, ожидаемое число одновременных пользователей применения совершении сделки в течение заранее определенного количества временных интервалов.
7. 2. Стресс-тестирование. Используется, чтобы понять пределы полосы пропускания приложений. Этот тип тестирования проводится с целью определения надежности системы при экстремальных нагрузках или несоразмерных
8. 3. Тестирование стабильности. рительными замочить тесты, использование памяти контролируется для выявления потенциальных утечек. Также важно, но часто забывают является ухудшение рабочих характеристик, то есть, чтобы гарантировать, что пропускная способность и / или время отклика после некоторого длительного периода устойчивой деятельности являются такими же или лучше, чем в начале теста.
9. 4. Тестирование конфигурации. В этом случае, вместо выполнения теста с точки зрения подаваемых нагрузок, исследовали влияние изменений в производительности конфигурации.
Key indicators (metrics) of system performance:
1. The CPU resources consumption (CPU,%)
The metric that shows how much time from a certain interval has been spent by given processor on the selected process calculations. In modern systems, the important factor is the process ability to operate in several streams to provide a possibility to perform calculations in parallel.
2. RAM Consumption (Memory usage, Mb)
The metric that shows the amount of memory used by the application. At the application operation memory is filled with references to the objects which, in the case of non-use, can be cleaned with a special automatic process called "garbage collector". The time spent by the processor to the memory cleaned in this way can be significant.
3. The consumption of the network resources
This metric is not directly related to application performance, but its indexes can indicate the limits in overall system performance.
4. Operation of disk subsystem (I / O Wait)
Working with the disk subsystem can significantly affect system performance, therefore, the collection of statistics on operation disk can help identify bottlenecks in this area. A large number of reads or records can lead to downtime of the processor in anticipation of data from the disk and eventually increase CPU consumption and an increase in response time.
10. Execution time (response time, ms)
Query execution time of the application remains one of the most important indicators of performance of the system or application. This time can be measured on the server side, as the time indicator which is required for the server-side processing of the request; and on the client, as a measure of the total time it takes to serialize / deserialize, shipment and processing the request.
Ключевые показатели (метрики) производительности системы:
1. Потребление ресурсов процессора (CPU,%)
Показатель, который показывает, сколько времени из определенного интервала было потрачено на данном процессоре на выбранных расчетах процесса. В современных системах, важным фактором является процесс способность работать в несколько потоков, чтобы обеспечить возможность выполнения вычислений параллельно.
2. Потребление оперативной памяти (использование памяти, Мб)
Показатель, который показывает объем памяти, используемый приложением. В память о работе приложения заполнена ссылками на объекты, которые, в случае неиспользования, могут быть очищены с помощью специального автоматического процесса, называемого "сборщик мусора". Время, затраченное процессором в память очищенную таким образом, может быть значительным.
3. Потребление ресурсов сети
Этот показатель не имеет прямого отношения к производительности приложений, но ее индексы могут указывать пределы в общей производительности системы.
4. Работа дисковой подсистемы (I / O Wait)
Работа с дисковой подсистемы может существенно повлиять на производительность системы, поэтому, сбор статистических данных о работе диска может помочь выявить узкие места в этой области. Большое количество считывает или записывает может привести к простою процессора в ожидании данных с диска и в конечном итоге к увеличению потребления центрального процессора и увеличение времени отклика.
10. Время выполнения (время отклика, мс)
Время запроса выполнения приложения остается одним из важнейших показателей эффективности работы системы или приложения. На этот раз можно измерить на стороне сервера, в качестве индикатора времени, который требуется для обработки на стороне сервера запроса; и на клиенте, как мера общего времени, которое требуется для сериализации / десериализации, отгрузки и обработки запроса.
Task 1. Receive basic information about your workstation
The simplest way:
1. Click Start and select Control Panel from the Start menu.
2. In the Control Panel window, click System and Security.
3. In the System and Security window, click System.
4. Задача 1. Получить основную информацию о вашей рабочей станции
5.
6. Самый простой способ:
7. 1. Нажмите кнопку Пуск и выберите Панель управления из меню Пуск.
8. 2. В окне Панель управления выберите Система и безопасность.
9. 3. В системе и окна безопасности выберите Система.
Tips: To get information about installed OS quickly (for Windows)
1. Open prompt command line:
· Press 
+ R on your keyboard OR
· Click Start and type cmd (cmd.exe) in command line OR
· Open Task Manager with more details. Choose File and then Run New Task. Type cmd or cmd.exe, and hit OK to open up a regular command prompt OR
· Open the Start menu, and click/tap on All apps at the bottom. In All apps, scroll down and expand the Windows System folder, then click/tap on Command Prompt. (for Windows 10).
2. In prompt command line type: “winver” (without quotes)
Советы: Для того, чтобы получить информацию об установленной ОС быстро (для Windows)
1. Откройте приглашение командной строки:
• Нажмите + R на клавиатуре или
• Нажмите кнопку Пуск и ЦМД типа (cmd.exe) в командной строке или
• Откройте Task Manager с большим количеством деталей. Выберите Файл, а затем запустить новую задачу. Введите CMD или cmd.exe и нажмите кнопку ОК, чтобы открыть очередную командную строку ИЛИ
• Откройте меню Пуск и выберите пункт / кран на всех приложений в нижней части. Все приложения, прокрутите вниз и разверните папку установки Windows, а затем нажмите / нажмите на командной строке. (Для Windows 10).
2. В командной строке наберите в командной строке: "WinVer" (без кавычек)
10. Create Folder D:\”Group Name” ICTLABS\ (without quotes)
11. In your folder create Microsoft Word document “Student Name_Lab№1.docx”
12. Write down the following data into the table titled “Lab1_task1”:
| № | Student Name | |
| 1. | Faculty | |
| 2. | Group | |
| 3. | PС№/Name/Workgroup | |
| 4. | Windows edition | |
| 5. | Processor | |
| 6. | Installed memory total | |
| 7. | Installed memory usable (32x systems only) | |
| 8. | System type | |
| 9. | Windows activation status | |
| 10. | BIOS version | |
| 11. | Available RAM space | |
| 12. | Total/available virtual memory | |
| 13. | Hardware Information | Path to created file |
NOTE: To fulfill 10 - 12 you have to access System Information window:
ПРИМЕЧАНИЕ: Для выполнения 10 - 12 вы должны получить доступ к информации о системе окно:
1. Open prompt command line
2. In prompt type: “msinfo32” (without quotes)
OR
1. Click "Start" on the Taskbar
2. Go to "All Programs"
3. Go to "Accessories".
4. Go to "System Tools".
5. Click "System Information".
6. 1. Откройте приглашение командной строки
7. 2. В командной строке наберите: "msinfo32" (без кавычек)
8. ИЛИ
9. 1. Нажмите кнопку "Пуск" на панели задач
10. 2. Перейдите в раздел "Все программы"
11. 3. Перейдите к пункту "Аксессуары".
12. 4. Перейдите к «System Tools».
13. 5. Нажмите кнопку "Информация о системе".
NOTE: To fulfill 13 - in the System Information window:
ПРИМЕЧАНИЕ: Для выполнения 13 - в окне Информация о системе:
1. Click and select the Drives category below Storage (wait for the system information to refresh on the right pane)
2. Click File and Save
3. Save Drivers information in txt file in your Lab. Folder (type path in table).
1. Нажмите и выберите категорию Drives ниже Storage (ждать, пока системная информация, чтобы обновить на правой панели)
2. Выберите Файл и Сохранить
3. Сохраните драйверы Информация в текстовом файле в вашей лаборатории. Папка (тип пути в таблице).
