Отечественные компьютеры: быстродействие

[Vslav]

1) зачем это надо;

Ну процессор так построили, удобнее схемотехникам было оперировать четырьмя фазами, а не двумя, а технология для сложных схем на тот момент имела потолок 5МГц. Поэтому сделали внешнюю частоту высокой (пара триггеров на ней как-то заработает, но как показала практика - не очень оно, обычно частота внешняя больше 7-8МГц не поднимается), а внутри процессор имеет четыре синхросигнала и работает на максимальных для технлогии 5МГц. Также четыре синхросигнала имеет например 581/LSI-11, но ВМ2 к этому отношения не имеет. Еще, например, 386DX тоже делил входную частоту пополам, а 486-ой - уже нет. Я могу еще порадовать что бывают процессоры с переменной частотой. Например, чипсет F11 (в Электронике 0585 стоит и в процессоре М6) может иметь на входе 4МГц, но при необходимости растягивать нужные рабочие такты, и входные 4МГц становяться не совсем 4МГц Это не ожидание внешней шины, это именно ожидание отработки внутренних блоков процессора.

2) есть ли такая особенность у ВМ1 и ВМ3

У 1801ВМ1 - точно нет, у ВМ3 - согласно документации - тоже нет.

; 3) какая частота указывается обычно в параметрах ПК (я так понимаю, что, например, частота 8 МГц у ПК-11/16 и УКНЦ - это внешняя, а внутренняя - 4 МГц)

Для 1801ВМ2 любят указывать внешнюю, все-таки 8МГц посолиднее чем 4МГц звучит

; 4) если у ВМ3 внутренняя частота = внешней, то, судя по таблице, производительность ВМ2 на одинаковой внутренней частоте выше, чем у ВМ3 (чего не должно быть никак).

Не процессором единым, как говорится Архитектура важна - у ВМ3 есть диспетчер (который может внести задержку) и более длинный конвеер. Еще скорость памяти важна, ну и собственно софт. А вдруг софт не распознал что это ВМ3 и не использует команды умножения/деления. Надо с этим фактом (почему ВМ2 быстрее на тесте чем ВМ3) разбираться подробнее.

- - - Добавлено - - -

может свидетельствовать о не совсем прямой дележке входной частоты на 2 в 1801ВМ2А, или о некачественной оптимизации 1806ВМ2 по отношению к 1801ВМ2А.

Блок входного генератора синхросигналов 1801ВМ2 уже изучен по документации и перерисован с реального кристалла на транзисторную схему - там именно честная дележка на два, честнее не бывает. Входная тактовая подается только на входной синхроблок, больше ее нигде на кристалле нет. Оптимизация же схемы на две фазы вместо четырех пока мне представляется достаточно сложной, и вполне вероятно что она и приводит к более медленной работе 1806ВМ2.

[vladtru]

Такие программы позволят убрать из сравнения возможностей ретро-процессоров корявость реализации почти всех Бейсиков.
Устранить корявость реализаций Бейсиков сложнее, чем набросать на ассемблере любимого процессора расчет числа Пи с большой точностью (от 100 знаков).

Никакой особенной "корявости" в Бейсиках нет - я всё больше убеждаюсь, что майкрософтовские интерпретаторы Бейсика (а они основные для большинства ПК на процессорах 8080, Z80, 6502, 6809, 8088 и т.п.) сделаны весьма профессионально и работают эффективно. И наличие на разных ПК Бейсиков одинакового происхождения (скорее всего, с очень близкими принципами работы) позволяет вполне точно сравнивать даже ПК с разными процессорами. А уж сравнение среди ПК с одинаковым процессором и вовсе элементарно - надо лишь знать "эффективную" частоту (степень торможения процессора), которая, кстати, благодаря тестам тоже постепенно проясняется. Я понимаю несколько пренебрежительное отношение к Бейсику у профессиональных программистов, но хочу напомнить, что этот язык был самым популярным на ПК 80-х (да чего там, у большинства ПК он просто был зашит в ПЗУ, так что нетрудно догадаться, на каком языке писалось большинство программ) и его использование для тестов не только очень удобно, но и вполне показательно.

Мне тоже интересно, насколько можно оптимизировать и ускорить вычисление Пи на ассемблерах разных ПК, но эта задача ничуть не лучше (и даже, я бы сказал, намного хуже) подходит для сравнения ПК между собой - по ней возникают абсолютно те же вопросы, что и по Бейсику (насколько одинаковы использованные на разных ПК алгоритмы и насколько эффективно они реализованы на каждом ПК), только использовать её для измерения скорости несравненно труднее. А вообще, если будут такие результаты (при условии одинаковости алгоритмов и их эффективной реализации на каждом ПК), никто не мешает нам включить их в ту же (или другую) таблицу, как, скажем, и результаты других тестов - те же Дристоны, "решето" и т.д.

[MM]

Если чел знаком с принципами организации софта на уровне МАШИННОГО КОДА ( не путать с Ассемблером ), и спецификациями конкретных процессоров ( такт/команда, глубина предвыборки, организация системы памяти ( потери времени в тактах процессора, в среднем ) ), то вполне достаточно знать скорость потока команд рег-рег, остальное можно на бумажке рассчитать, без секундомера.
*
А вот с Бейсиком и Пи - тут скорее соревнование кодеров, чем реальное быстродействие.
*
Кстати, отмечу, что если предположить, что кто-то ну Очень умный напишет для ДВК-3 Оптимизированный Компиллятор Бейсика - то он должен быть шустрее имеющихся поделок от 30% ( до 100% ) на типовых задачах. При этом никакие такие "Резиновые библиотеки" в выходной файл входить не должны.

[vladtru]

Если чел знаком с принципами организации софта на уровне МАШИННОГО КОДА ( не путать с Ассемблером ), и спецификациями конкретных процессоров ( такт/команда, глубина предвыборки, организация системы памяти ( потери времени в тактах процессора, в среднем ) ), то вполне достаточно знать скорость потока команд рег-рег, остальное можно на бумажке рассчитать, без секундомера.
*

Так тогда и скорость потока команд можно высчитать на бумажке . Теоретические расчёты - они и есть теоретические, а нас интересуют практические результаты, чтобы уже не было никаких сомнений. И в нашем случае запустить несколько программ на Бейсике гораздо проще и важнее, чем пытаться высчитать скорость работы на основании параметров процессоров и ПК (попробуйте теоретически сравнить производительность процессоров К1801 и, скажем, Z80). А реальные результаты бывают довольно странные - например, БК-0010 с максимальной скоростью 250 тыс. оп/с при одинаковой точности вычислений показывает в тесте ВМ8 уровень IBM-совместимых ПК с процессором 8086 и быстродействием (теоретически) порядка 1250 тыс. оп/с. или даже выше. При этом в теории 8086 уж никак не должен уступать К1801ВМ1 - у американца и частота выше, и команды требуют меньше тактов, и регистров не меньше, и способов адресации много, и система команд довольно обширная плюс, к тому же, конвейер и аппаратное целочисленное умножение/деление.

- - - Добавлено - - -

Надо с этим фактом (почему ВМ2 быстрее на тесте чем ВМ3) разбираться подробнее.

Вот более наглядное сравнение скорости К1801ВМ1-ВМ3:

https://docs.google.com/spreadsheets...it?usp=sharing

Да, получается, ВМ3 отстаёт от ВМ2 на одинаковой частоте примерно на 20%, но в результате выигрывает за счёт большей частоты.
Фактически, внешняя тактовая частота ВМ2 показывает его реальное преимущество над ВМ1 - по крайней мере, применительно к ДВК можно очень удобно и точно сравнивать их скорость просто по значению внешней частоты (если нет существенного торможения, как в УКНЦ). Правда, попробуй ещё найди эту частоту... А вот с ВМ3 пока действительно непонятно - в чём вообще тогда его преимущества над ВМ2 (впрочем, учитывая реальные частоты работы, плата с ВМ3 оказывается всё же немного быстрее самой быстрой на ВМ2, но и частоты у плат на ВМ2 далеко не максимальные)?

Кстати, по измерениям ММ процессор ВМ3 на частоте 6 МГц работал всё же на несколько % быстрее ВМ2 на 12 МГц. Правда, как я понял, речь идёт об измерениях скорости самых простых и быстрых регистровых команд, а не общей производительности ПК на более сложных тестах.

[ivagor]

БК-0010 с максимальной скоростью 250 тыс. оп/с при одинаковой точности вычислений показывает в тесте ВМ8 уровень IBM-совместимых ПК с процессором 8086 и быстродействием (теоретически) порядка 1250 тыс. оп/с. или даже выше

Насколько я знаю, до последнего времени точных (по тактам) эмуляторов БК не было. Они появились?

[vladtru]

Насколько я знаю, до последнего времени точных (по тактам) эмуляторов БК не было. Они появились?

Эмуляторы всё те же, и по всем есть сомнения в точности (например, как выяснилось, при работе программы в ПЗУ они, вроде бы, показывают заниженную скорость, как будто не делают различий при выполнении программ в ПЗУ и ОЗУ). Но, в принципе, больших расхождений с реальными БК быть не должно (я надеюсь) - скорость работы реальных БК давно и хорошо известна.

Но, конечно, нужны результаты тестов для настоящих ПК, тогда можно будет уже конкретнее говорить о точности имеющихся эмуляторов. А пока да - все рассуждения насчёт скорости БК находятся под вопросом, поскольку основаны на измерениях в эмуляторах.

[andy7109]

И заодно хотел уточнить - а IBM PS/2 с процессором 80286 - это точно Model 30 или, может быть, Model 50?

Да, модель 30, было два варианта этой модели с 8086 процессором и 80286 процессором. Внешне они ничем не отличаются, только шильдиком.

[vladtru]

По процессору ВМ3 – учитывая результаты измерений ММ (почти одинаковую скорость ВМ2 и ВМ3 на одинаковой внутренней частоте при использовании статической памяти без задержек) и разницу в частотах, можно предположить, что на плате МС1201.03 процессор просто тормозится оперативной памятью или контроллером памяти, которые не могут обеспечить нужную скорость на частоте 5 МГц, что и снижает эффективную частоту примерно до 4 МГц (может быть, не зря все вошедшие в таблицу платы от ДВК на процессорах ВМ1 и ВМ2 имеют внутренние частоты процессоров не выше 4 МГц). Немного странно только, что при одинаковой частоте и без задержек в памяти ВМ3 вроде как почти не имеет преимуществ над ВМ2.

Кстати, а почему у всех плат МС1201 именно такие частоты (в основном не целые и значительно меньше предельных для каждого процессора) – так задумано (скажем исходя из быстродействия ОЗУ или других компонентов) или это результат ухода параметров деталей в задающих генераторах за много лет?

По процессору ВМ2, мне кажется, надо указывать, как и было всегда принято, внешнюю частоту: во-первых, как я понимаю, эта частота всё же зачем-то процессору нужна, и она играет роль в более быстром выполнении микрокоманд относительно ВМ1 (т.е. более высокая внешняя частота позволяет увеличить в 2 раза количество фаз, а большее количество фаз позволяет в 2 раза ускорить выполнение микрокоманд при как бы одинаковой частоте?); во-вторых, надо поддерживать преемственность с имеющейся литературой и другими источниками (где всегда указывалась только внешняя частота); в-третьих, у других процессоров, имеющих меньшую внутреннюю частоту (например, по словам Vslav, у того же 80386) также, видимо, указывалась именно внешняя частота; в-четвёртых, внешняя частота удобнее для сравнения разных ПК между собой (т.к. хорошо показывает разницу в скорости между ВМ2 и ВМ1, на которых и основано подавляющее большинство наших ПК с К1801, а также и разницу между ВМ2 и другими популярными архитектурами – 8080, Z80, 8088/8086). Указывать ли в скобках внутреннюю частоту – я лично сомневаюсь (хотя пока в таблице указал), всё же в других источниках так не делается (приводится только внешняя), и это может вызывать недопонимание. Наверное, лучше где-то в комментариях к таблице указать, что у К1801ВМ2 внутренняя частота процессора (на которой и работает реально процессор) в 2 раза меньше указанной в таблице внешней частоты, но благодаря усовершенствованной архитектуре процессор ВМ2 превосходит по производительности ВМ1 на одинаковой внутренней частоте примерно в 2 раза.

[andy7109]

Провел я тут небольшой эксперимент по разгону своей самой быстрой МС1201.02-07 путем уменьшения емкости задающего конденсатора.
Платка завелась и даже удалось протестировать один из бэйсиков basbis, после чего вылетела в пульт и больше не хотела грузиться вплоть до полного остывания компонентов. Потом снова можно было загрузить операционку. В общем 3 минуты работы в разогнанном состоянии.
вот результаты (в таблицу они тоже внесены):
Разогнанная МС1201.02-07 ; процессор 1801ВМ2 16 бит 4,219 Мгц BASBIS
ВМ1 ВМ2 ВМ3 ВМ4 ВМ5 ВМ6 ВМ7 ВМ8 ВМ8М
1,86 2,5 5,24 6,52 6,86 17,94 25,42 14,84 11,64

На разогнанной плате наблюдались завалы фронтов тактовых сигналов, особенно после прохождения ЛП9 и резисторной подтяжки.
Я вот тут подумал, если заменить 155-ю серию на более быструю, можно будет мегагерц 6 выжать из этой архитектуры?
Так сказать пища для размышления.

[MM]

На МС1201.02 целесообразно отделить тактирование ВП1-013 от тактирования ВМ2.
На ВП1-013 максимально-допустимая частота при +5.05 в. - не более 7 мгц, стойкий отказ - при 8 мгц ( большая часть из партии БИС ).
Если сам процессор не имеет точек - группа "А", то его можно подразогнать до 12 точно, по др. данным - и до 14 мгц.
На вход ВМ2А необходимо подавать с делителя на 2 - например, 531ТМ2, 531ТВ9 и т.п. Использование ИС серии 155 нежелательно.
Без использования предварительного делителя частоты процессора рекордные результаты тестирования точно не будут достигнуты.
*
В ДВК ставили конденсаторы ( на тактовый привод ), что бы при прогреве в жарком цеху снижать быстродействие, до 5% и более. Теплоотвод типа слишком сложно было приделывать.