Přenosový výkon

Přenosová rychlost, kterou jsme se zabývali v předchozích dílech tohoto modulu, je veličinou která říká velmi mnoho o schopnostech konkrétní přenosové cesty přenášet data. V praxi je ovšem nutné mít na paměti, že jde o veličinu nominálního charakteru, která ještě nemusí vypovídat příliš přesně o tom, jaké objemy dokáže příslušná přenosová cesta přenést za delší časové období.

Jeden otřelý počítačový vtip, pocházející ještě z dob sálové prehistorie, říká že není důležité kolik instrukcí vykoná určitý počítač resp. procesor za sekundu, ale že skutečně důležité je to, kolik jich udělá za týden, měsíc či rok. Pointa spočívá v tom, že při provozu počítače může docházet k všelijakým výpadků, odstávkám a dalším vlivům, kvůli kterým procesor buď vůbec nevykonává žádné instrukce (nebo je i vykonává, ale tyto jdou na vrub různým režijním činnostem, jako třeba diagnostice). Celý vtip pak názorně dokumentuje rozdíl mezi veličinou nominálního charakteru, jakou je třeba zmíněný počet instrukcí vykonaných za sekundu, a veličinou „efektivní", která vyjadřuje skutečný (užitečný) efekt, obvykle sledovaný za určité delší období.

Počet instrukcí, vykonaných procesorem za jednu sekundu, je třeba chápat především jako údaj vyjadřující jak dlouho trvá provedení jedné instrukce - v tom smyslu, že když procesor provádí své strojové instrukce rychlostí 1000 instrukcí za sekundu (například), pak provedení jedné strojové instrukce trvá jednu tisícinu sekundy. Ani v námi zvoleném případě procesoru a jeho instrukcí pak není možné použít jednoduchou násobilku a říct, že za sekundu jich provede přesně tisíc. Do hry totiž vstupují různé vlivy, jako například DMA přenosy či výpadky bloků ve vyrovnávacích pamětech, a ty mohou významněji prodlužovat dobu kterou trvá provedení jednotlivých instrukcí. Pokud bychom tedy sledovali počet skutečně provedených instrukcí za delší časové období, posčítali je a pak vztáhli na časovou jednotku (například sekundu), dostali bychom nejspíše poněkud jiné číslo. Hlavně bychom ale dostali veličinu „efektivního" (průměrného, sumárního) typu, která již bere do úvahy i další faktory, než jen nominální rychlost provádění instrukcí.

Srovnáme-li si obě veličiny - nominální rychlost provádění instrukcí a efektivní počet skutečně provedených instrukcí - pak rozměrově budou shodné, neboť obě vyjadřují počet provedených instrukcí za sekundu. Číselně se ale mohou i dosti významně lišit, a tato jejich odlišnost bude odrazem nejrůznějších vlivů, které se v praxi uplatňují. Je velmi důležité si uvědomit, že tyto vlivy mohou působit oběma směry - mohou nejen číselně snižovat „efektivní" rychlost oproti rychlosti nominální, ale mohou ji stejně tak i zvyšovat. Námi zvolený příklad s prováděním strojových instrukcí to umožňuje názorně dokumentovat: dnešní procesory velmi často použivají techniky tzv. prokládání (pipelining), a zpracovávají více instrukcí najednou - například jednu právě začínají, druhou mají rozpracovanou zhruba z poloviny a třetí právě dokončují. Jestliže takto dochází k trojnásobnému prokládání, tj. procesor v každém okamžiku pracuje na třech instrukcích současně a provedení každé instrukce trvá jednu tisícinu sekundy, pak za tuto jednu tisícinu sekundy procesor stihne dokončit hned tři instrukce, a za jednu sekundu tak teoreticky stihne provést tři tisíce instrukcí (odmyslíme-li si na chvíli efekt opačně působících vlivů). Takže „efektivní" rychlost může být dokonce i výrazně vyšší než rychlost nominální.