![](http://cs623628.vk.me/v623628852/388fa/iBDa4wnfHkw.jpg)
Национальный исследовательский ядерный университет
«Московский инженерно-физический институт»
Кафедра «Микро- и наноэлектроники»
Курс «Применение персональных компьютеров»
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/388f1/iOYLneou4VM.jpg)
Новые тренды мощности ПК
Группа: А04-09
Выполнили: Воеводская А.С.
Воеводская А.Д.
Преподователь: доцент Лапшинский В.А.
Москва 2015
(Версия 2.0 от 13 июня 2015 суббота)
Аннотация
В данной работе производиться моделирование и прогнозирование мощности персональных компьютеров. Так же кратко рассмотрим основные характеристики ПК и закон Мура. Эта работа состоит из 10 страниц и в ней приведены 7 рисунков и 2 таблицы.
Ключевые слова: тренд, ПК, flops, корреляция, регрессия.
Глоссарий
ЭВМ – электронно-вычислительная машина.
ПК (англ. personal computer, PC) — настольная микро-ЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности.
Тренд (от англ. trend — тенденция) — основная тенденция изменения временного ряда. Тренды могут быть описаны различными уравнениями — линейными, логарифмическими, степенными и т. д.
FLOPS (также flops, flop/s, флопс или флоп/с) (акроним от англ. FLoating-point Operations Per Second) – внесистемная единица, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система.
Корреляция – статистический метод, позволяющий определить, существует ли зависимость между переменными и на сколько она сильна.
Коэффициент детерминации – это мера вариации зависимой переменной, которая определяется линией регрессии и независимой переменной. Коэффициент обозначается R^2.
Содержание
Аннотация
Глоссарий
Введение
1.История появления ПК
2. Закон Мура
3. Изменение мощности ПК с годами
3.1. Вычислительная мощность
3.2. Интеллектуальная мощность
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Выбранная тема актуальна в настоящее время, так как в наше жизни невозможно представить решение сложных вычислительных задач и выполнение операций, казалось бы, не связанных с числами, без помощи компьютера. Но обратимся немного к истории ПК. Первые компьютеры были созданы почти полвека назад. Хотя они и занимали тогда целые комнаты, их быстродействие было сравнимо с быстродействием современных ПК. На тот момент они полностью удовлетворяли потребностям крупных корпораций. Но такие компьютеры были доступны только крупным организациям, исследовательским центрам, государственным учреждениям из-за своих размеров и цены. С развитием технологий, производители стремятся увеличить скорость обработки данных/выполнения команд, ну и в целом повысить производительность, при этом уменьшая размеры самих обрабатывающих устройств. В данной работе мы произведем моделирование и составление прогноза мощности персональных компьютеров.
1. История появления ПК
В 1968 году советский инженер Арсений Анатольевич Горохов запатентовал программирующий прибор, прообраз современного персонального компьютера. Устройство предназначалось прежде всего для построения сложных инженерных чертежей. Прибор Горохова включал в себя монитор, отдельный системный блок с жестким диском, материнской платой, памятью, видеокартой и прочей начинкой. Отсутствовала только «мышка».
В 1973 году фирма Xerox представила революционную рабочую станцию Xerox Alto, имеющую графический интерфейс и предвосхитивший программное и аппаратное устройство всех современных ПЭВМ.
В 1974 году на основе микропроцессора intel-8008 были выпущены первые миниатюрные ПЭВМ Mark-8 и Scelbi-8N. В качестве монитора к компьютерам подключался осциллограф, а клавиатурой и принтером служил телетайп.
В августе 1981 года IBM выпустила компьютерную систему IBM PC (IBM 5150), положившую начало эпохи современных персональных компьютеров.
23 июля 1985 года появился первый в мире мультимедийный персональный компьютер Amiga (Amiga 1000).
В 1995 году появился Microsoft Windows 95, приблизившей IBM PC-совместимые компьютеры к тем возможностям, которые существовали на Commodore Amiga и Apple Macintosh.
2. Закон Мура
Го́рдон Эрл Му́р (рисунок 1) - почётный председатель совета директоров и основатель корпорации Intel, основоположник «закона Мура».
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/35333/jE6Wcm2yf7Q.jpg)
Рисунок 1. Фотография Гордона Мура
Что бы полностью понять Закон Мура, следует немного рассмотреть процесс производства интегральных схем (ИС): большой кремниевый цилиндр распиливается на отдельные круглые дольки – “подложки”; на каждой подложке с помощью масок формируется множество одинаковых схем; схемы прямо на подложке проверяются специальным тестером; наконец подложка распиливается на отдельные чипы, и бракованные выбрасываются, а исправные упаковываются в отдельные корпуса.
19 апреля 1965 г. директор исследовательского отдела Fairchild Semiconductor Гордон Мур (ставший в 1968 г. со-основателем фирмы Intel) опубликовал в юбилейном выпуске журнала “Electronics” статью “Втискивая ещё больше компонентов на интегральные схемы”, посвящённую прогрессу микроэлектроники за эти годы. Один из тезисов этой работы, позже названный “законом Мура”, состоял в следующем: наиболее выгодное число транзисторов на одном кристалле удваивается каждый год.
3. Изменение мощности ПК с годами
3.1. Вычислительная мощность
Вычислительная мощность компьютера (производительность компьютера) — это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Чаще всего вычислительная мощность измеряется во флопсах (количество операций с плавающей запятой в секунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 терафлопсов.
Таблица 1. Вычислительная мощность ПК
Название
|
Вычислительная мощность (MFlops)
|
Год
выпуска
|
Log (вычислительной мощности)
|
Старые данные
|
Intel 30486DX/DX2
|
40
|
1991
|
1,60
|
Intel Pentium
|
200
|
1996
|
2,30
|
Intel Pentium III
|
2000
|
2000
|
3,30
|
AMD Athlon 64
|
8000
|
2003
|
3,91
|
Intel Pentium 4
|
5300
|
2004
|
3,73
|
Intel Core 2 Duo E6600
|
19200
|
2006
|
4,28
|
AMD Athlon 64 X2 4200+
|
13200
|
2006
|
4,12
|
Intel Atom N270, D150
|
3200
|
2009
|
3,50
|
Новые данные
|
Intel Core i7-975 XE
|
53300
|
2009
|
4,72
|
AMD Athlon II X4 640
|
37400
|
2010
|
4,57
|
Intel Core i3-2350M
|
36800
|
2011
|
4,56
|
Intel Core i5-2500K (Sandy Bridge)
|
118000
|
2011
|
5,07
|
Intel Core i7-4930K (Ivy Bridge)
|
140000
|
2013
|
5,14
|
Intel Core i7-5960X (Haswell)
|
350000
|
2014
|
5,54
|
По данным таблицы 1 была построена точечная диаграмма изменения вычислительной мощности различных ПК в течение лет (рисунок 2).
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/38d49/oI_fAXTY65g.jpg)
Рисунок 2. Точечная диаграмма для вычислительной мощности различных ПК
Далее была построена точечная диаграмма изменения десятичного логарифма вычислительной мощности от лет (рисунок 3). Зависимость сильно приближена к линейной.
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/38d50/c2cZzKUFpWQ.jpg)
Рисунок 3. Точечная диаграмма для десятичного логарифма вычислительной мощности различных ПК
Для этой диаграммы было построено линейное приближение – линия тренда.
Далее был рассчитан коэффициент корреляции (r) с помощью Microsoft Exel 2007 и с помощью калькулятора, по формуле, указанной на рисунке 4:
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/38d57/Er-mpsrQmIs.jpg)
Рисунок 4. Формула нахождения коэффициента корреляции
Коэффициент корреляции равен 0,95 для обоих способов расчета. Т.к. r находится в диапазоне от 0,75 до 1.00, то из этого следует, что зависимость между переменными очень высокая и положительная.
Полученные в Microsoft Exel с помощью формата линии тренда уравнение кривой и коэффициент детерминации (достоверность аппроксимации) были проверены вычислениями с помощью калькулятора в той же таблице. Коэффициент детерминации в обоих случаях равен 0,9.
Все значения, полученные во время исследования вычислительной мощности ПК, указаны в таблице (рисунок 5).
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/38d61/_gtUxLqWq94.jpg)
Рисунок 5. Таблица регрессионной статистики для вычислительной мощности
Регрессионная статистика
3.2. Интеллектуальная мощность
Расчёты, связанные с интеллектуальной мощностью производились так же, как и расчёты, связанные с вычислительной мощностью, но исходными данными мы использовали таблицу 2. На наш взгляд, сделать прогноз для большего числа различных процессоров интереснее и полезнее, чем использовать данные из предыдущей таблицы.
Таблица 2. Исходные данные для интеллектуальной мощности ПК
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/38d68/M4ulw4CwqIo.jpg)
Сразу приведем точечную диаграмму десятичного логарифма интеллектуальной мощности ПК (рисунок 6).
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/38d71/hWI74ZPxgJw.jpg)
Рисунок 6. Точеная диаграмма для десятичного логарифма интеллектуальной мощности различных ПК
Проделывая те же действия, что и для вычислительной мощности получим таблицу регрессионной статистики для интеллектуальной мощности (рисунок 7).
В результате мы получили, что используя большее количество различных процессоров ПК коэффициент корреляции увеличился и стал равен 0,98. Зависимость между переменными очень высокая и положительная.
![](http://cs623628.vk.me/v623628852/38dc5/h_q6DXvjXKs.jpg)
Рисунок 7. Таблица регрессионной статистики для интеллектуальной мощности
Ради интереса сравним интеллектуальную мощность современных ПК с
обрабатывающей способностью человеческого мозга: 100 триллионов операций в секунду (1014). Из рисунка 6 видно, что процессоры ПК достигнут возможностей человеческого мозга ещё не скоро.
Заключение
Если производители ПК продолжат выпускать ПК так же как сейчас, то к 2025 году мы увидим процессоры с вычислительной мощностью примерно 3200 GFLOPS.
Список используемой литературы
1. Вычислительная мощность ПК
2. Регрессия
3. FLOPS
4. Человеческий мозг
5. Корреляционный анализ
|