Zobrazenie zdroja stránky Meranie doby výpočtu vybraných úloh v prostredí operačných systémov Windows

[[Kategória:Študentské práce]][[Kategória:Operačné systémy]]
{{Praca_uvod|4|Určenie doby výpočtu vybraných úloh v prostredí súčasných operačných systémov|Operačný systém|Proces v operačnom systéme|Operačné systémy Windows|Meranie doby výpočtu vybraných úloh v prostredí operačných systémov Windows}}
__TOC__
= =
==Program použitý na test==
Program, ktorý sme spúšťali postupne pod každým operačným systémom bol vytvorený v jazyku C++. Jeho základom je vytvorenie matice o preddefinovanej veľkosti 5000x5000 a 1000x1000. Matice pracujú so štyrmi dátovými typmi: 
*	int32: 32-bitove celé čísla 
*	int64: 64-bitove celé čísla
*	float32: 32-bitove čísla s jednoduchou presnosťou a pohyblivou desatinou čiarkou 
*	float64: 64-bitove čísla s jednoduchou presnosťou a pohyblivou desatinou čiarkou 

Matica je naplnená číslami daného dátového typu a následne sa vymieňajú riadky a stĺpce v celej matici. Počet jednotlivých cyklov, počas ktorých sa v matici realizuje daný algoritmus definujeme na začiatku programu, podobne ako veľkosť matice. Test sme teda prevádzali na matici o veľkosti 5000x5000 s počtom 10, 20 a 30 cyklov opakovania a obdobne aj na matici o veľkosti 1000x1000. V teste hodnotíme výsledný čas, za ktorý daný operačný systém spracuje daný algoritmus. Hodnotíme čas spracovania pre každý dátový typ osobitne, aby sme namerané výsledne časy mohli znázorniť graficky a následne porovnať jednotlivé operačné systémy medzi sebou. Na obr. 4.1 je znázornený výstup z testovacieho programu.

[[Súbor:Výstup z programu použitého na test.jpg|framed|center|Obr. 4.1 Výstup z programu použitého na test]]

==Počítačová zostava==
Daný program sme testovali na vopred určenom počítači. Na tomto počítači bol nainštalovaný iba pravé testovaný operačný systém, pod ktorým sme spúšťali náš test. Dôvod prečo sme sa rozhodli testovať iba na jednom konkrétom počítači je kvôli možnosti porovnania výsledkov, ktoré by pri použití viacerých typov počítačov boli neplatné. 
Použitá počítačová zostava sa skladá: 
*Procesor: Intel Core 2 Quad Q6600 s frekvenciou 2,4GHz, 8MB Cache, 1066MHz FSB.
*Operačná pamäť: 2GB DDR2 800MHz.
*Pevný disk: Seagate Barracuda 1TB, 7200RPM, vyrovnávacia pamäť 32MB.
*Grafická karta: ATI Radeon HD 2900 XT, pamäť 512MB, 512-bitová zbernica.
*Zdroj: Fortron 500W.
*Skrinka: HP xw4600 Workstation. 

==Výsledky testu pre Windows XP==
Ako prvý sme testovali operačný systém Windows XP vo verzii Professional, Servie Pack 2. V grafe 4.1 sú znázornené výsledné časy testu s maticou veľkosti 5000x5000 pre jednotlivé počty opakovaní, ktoré sme spracovali v MS Excel. Podľa očakávaní výsledný čas sa zvyšoval s počtom opakovaní, kde operačný systém potreboval viac času na spracovanie daných operácií.


[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows XP.png|framed|center|Graf. 4.1 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows XP]]

Pri následnom zväčšení veľkosti matice ( graf 4.2 ) na dvojnásobok ( 10000x10000 ) sa výsledný čas testu, pri najväčšom počte opakovaní, zvýšil v priemere pri spracovaní všetkých datových typov z času 16,843s na 66,812s. Čo predstavuje zvýšenie o 4-násobok celkového času potrebného na spracovanie daných operácií pri počte opakovaní 30. 

Zvýšenie výsledného času je úmerne zdvojnásobeniu veľkosti matice a v neposlednom rade aj väčšiemu počtu potrebných operácií o 4-násobok.

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows XP.png|framed|center|Graf. 4.2 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows XP]]

==Výsledky testu pre Windows Vista==

Druhý v poradí sme testovali operačný systém Windows Vista, ktorý je nasledovníkom operačného systému Windows XP. Jednotlivé výsledky testu sú znázornené na grafe 4.3 a 4.4.

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows Vista.png|framed|center|Graf. 4.3 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows Vista]]

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows Vista.png|framed|center|Graf. 4.4 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows Vista]]

Pri porovnaní operačných systémov Windows XP a Vista sme pri teste dosiahli vyšší čas spracovania pri novšej verzii operačného systému Windows Vista. Pri teste sa výsledný čas medzi jednotlivými maticami zvýšil v priemere o viac ako o 4-násobok celkového času potrebného na operácie medzi všetkými dátovými typmi. 

Z pôvodného priemerného času 17,813s pri matici 5000x5000 a pri počte opakovaní 30 sa zvýšil výsledný čas spracovanie na 74,146s pri matici 10000x1000. Keďže sa jedná o novšiu verziu operačného systému očakávali sme menší výsledný čas, čo náš test nepotvrdil. 

==Výsledky testu pre Windows 7==
Tretím testovaným operačným systémom, bola najnovšia verzia operačného systému  od spoločnosti Microsoft a to operačný systém Windows 7 vo verzii Ultimate. Po zhodnotení výsledkov dosiahol operačný systém Windows 7 pri matici 5000x5000 a počte opakovaní 30 lepší priemerný čas spracovania ako operačný systém Windows Vista ( Windows 7=17,38s; Windows Vista=17,813s ). No zároveň horší čas spracovania ako najstarší testovaný operačný systém Windows XP ( Windows 7=17,38s; Windows XP=16,843s ). Pri následnom zvýšení veľkosti matice na 10000x10000, priemerný výsledný čas spracovania pri počte opakovaní 30, bol najdlhší práve u operačného systému Windows 7 (Windows 7=76,006s; Windows Vista=74.146; Windows XP=66,812s).

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows 7.png|framed|center|Graf. 4.5 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows 7]]

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows 7.png|framed|center|Graf. 4.6 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows 7]]


==Výsledky testu pre Windows Server 2003==
Ďalej sme pokračovali v teste na operačných systémoch určených pre serverové stanice. Ako prvý operačný systém patriaci do tejto kategórie sme testovali operačný systém Windows Server 2003 vo verzii Enterprise Edition, Servie Pack 1. Tento operačný systém bol uvedený na trh po operačnom systéme Windows XP a preto sme očakávali, že bude dosahovať podobne výsledky ako už spomínaný operačný systém, čo sa v našom teste aj potvrdilo. Výsledný priemerný čas pri operáciách s maticou veľkosti 5000x5000 a pri počte opakovaní 30 dosiahol operačný systém Windows Server 2003 podobný čas ako operačný systém Windows XP ( Windows Server 2003=16,69s; Windows XP=16,843s ). A zároveň pri zvýšení veľkosti matice na 10000x10000 a počte opakovaní 30 dosiahol dokonca Windows Server 2003 lepší čas ako najlepší zatiaľ testovaný operačný systém Windows XP ( Windows Server 2003=66,444s; Windows XP=66,812s ).

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows Server 2003.png|framed|center|Graf. 4.7 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows Server 2003]]

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows Server 2003.png|framed|center|Graf. 4.8 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows Server 2003]]

==Výsledky testu pre Windows Server 2008==
Posledný testovaný operačný systém určený pre serverové stanice je najnovší operačný systém od spoločnosti Microsoft a to Windows Server 2008, nasledovník operačného systému Windows Server 2003. Tento operačný systém bol vyvíjaný spoločne s operačným systémom Windows Vista a preto bol predpoklad, že bude dosahovať podobné výsledné časy. No na rozdiel od spomínaného operačného systému Windows Server 2008 dosiahol lepšie výsledné časy pri obidvoch skúmaných úlohách, teda pri veľkosti matice 5000x5000 a   počte opakovaní 30 (  Windows  Server  2008=16,456s;  Windows Vista=17,813s ) ako aj 10000x10000 a počte opakovaní 30 ( Windows Server 2008=65,176s; Windows Vista=74,146s ). Výsledky tohto testu sú znázornene na   grafoch 4.9 a 4.10.

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows Server 2008.png|framed|center|Graf. 4.9 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 5000x5000 v OS Windows Server 2008]]

[[Súbor:Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows Server 2008.png|framed|center|Graf. 4.10 Výsledné časy výpočtu matice veľkosti 10000x10000 v OS Windows Server 2008]]


==Porovnanie výsledných časov==
===Porovnanie výsledných časov pre maticu veľkosti 5000x5000===
V tejto časti práce sme porovnávali výsledný dosiahnutý čas medzi jednotlivými operačnými systémami pre maticu veľkosti 5000x5000. Jednotlivé grafy sú rozdelené postupne pre každý datový typ. V grafe 4.11 sú znázornene operácie s datovým typom int32, ktorý zaberá najmenej miesta, 4 byte . Podľa predpokladu, keďže sa jedná o  datový typ s najmenším rozsahom celých čísel, nie sú medzi piatimi testovanými operačnými systémami veľké rozdiely v dobe spracovania. Väčšie rozdiely sa už prejavujú pri použití dvojnásobného datového typu a to int64. Výsledky testu s týmto datovým typom sú znázornené v grafe 4.12. Väčšie rozdiely možno zdôvodniť použitím väčšieho rozsahu celých čísiel a tým aj väčším počtom nutných operácií pri výpočte.


[[Súbor:Operácie s int32 pre maticu veľkosti 5000x5000.png|framed|center|Graf. 4.11 Operácie s int32 pre maticu veľkosti 5000x5000]]

[[Súbor:Operácie s int64 pre maticu veľkosti 5000x5000.png|framed|center|Graf. 4.12 Operácie s int64 pre maticu veľkosti 5000x5000]]

V grafoch 4.13 a 4.14 sú znázornené ďalšie výsledné časy pre operácie s pohyblivou desatinou čiarkou a to pre datové typy float32 a float64. Pri operáciách s float32 môžeme pozorovať opäť minimálne rozdiely vo výslednom čase spracovania, pretože operačné systémy dokázali vykonať dané operácie v priemere v rovnakom čase spracovania. Táto skutočnosť je zapríčinená opäť malým rozsahom datového typu ako v predchádzajúcom grafe s datovým typom int32. Aj keď pre operácie s float32 je výsledný čas spracovania väčší. Najväčšie rozdiely vo výsledných časoch spracovania v priebehu celého testu s maticou 5000x5000 môžeme pozorovať pri použití datovej premennej float64. Je to premenná s najväčším rozsahom, ktorú sme použili v našom teste. Z toho dôvodu sa muselo vykonať najviac operácií, čo sa prejavilo aj vo výslednom čase spracovania.

Pri zhodnotení výsledkov z celého testu pre maticu veľkosti 5000x5000, operačný systém Windows Server 2008 dosahoval najlepšie časy spracovania. Len v jedinom prípade a to pre operácie s float32 a počtom opakovaní 10 dosiahol lepší čas spracovania operačný systém Windows Server 2003. Najhoršie výsledné časy spracovania dosiahol operačný systém Windows Vista. Medzi operačnými systémami, ktoré nie sú určené pre použitie na serverových staniciach dosahoval najlepšie časy operačný systém Windows XP. 

[[Súbor:Operácie s float32 pre maticu veľkosti 5000x5000.png|framed|center|Graf. 4.13 Operácie s float32 pre maticu veľkosti 5000x5000]]

[[Súbor:Operácie s float64 pre maticu veľkosti 5000x5000.png|framed|center|Graf. 4.14 Operácie s float64 pre maticu veľkosti 5000x5000]]


===Porovnanie výsledných časov pre maticu veľkosti 10000x10000===
V ďalšej časti práce porovnávame výsledné časy spracovania pri použití väčšej matice. Matica má veľkosť 10000x10000 a ako sme mohli pozorovať z výsledku testov v predchádzajúcej kapitole pri použití dvojnásobnej matice sa výsledný čas spracovania zväčšil v priemere o štvornásobok. Čo je možné pozorovať aj na nasledujúcich grafoch pre jednotlivé dátové typy. Keďže sme zväčšili počet operácií pre jednotlivé datové typy, môžeme pozorovať aj väčšie rozdiely vo výsledných časoch spracovania. Podobne ako v kapitole 8.4.1, prvé dva grafy ( grafy 4.15 a 4.16 ) znázorňujú výsledné časy spracovania pre operácie s int32 a int64. A grafy 4.17 a 4.18 znázorňujú výsledné časy spracovania pre operácie s pohyblivou desatinou čiarkou pre float32 a float64. 

[[Súbor:Operácie s int32 pre maticu veľkosti 10000x10000.png|framed|center|Graf. 4.15 Operácie s int32 pre maticu veľkosti 10000x10000]]

[[Súbor:Operácie s int64 pre maticu veľkosti 10000x10000.png|framed|center|Graf. 4.16 Operácie s int64 pre maticu veľkosti 10000x10000]]

[[Súbor:Operácie s float32 pre maticu veľkosti 10000x10000.png|framed|center|Graf. 4.17 Operácie s float32 pre maticu veľkosti 10000x10000]]

[[Súbor:Operácie s float64 pre maticu veľkosti 10000x10000.png|framed|center|Graf. 4.18 Operácie s float64 pre maticu veľkosti 10000x10000]]

Po zhodnotení výsledkov z celého testu pre maticu veľkosti 10000x10000 dosiahol operačný systém Windows Server 2008, podobne ako pre veľkosť matice 5000x5000,  najlepšie výsledky pri porovnaní so zvyšnými operačnými systémami. Zaujímavé je sledovanie vývoja výsledných časov spracovania u operačného systému Windows 7 pri operáciách s datovým typom float32. Pri týchto operáciách s počtom opakovaní 20 a 30 dosiahol tento operačný systém najlepší výsledný čas. No už pri operáciách s datovým typom float64 s počtom opakovaní 20 a 30 dosiahol najhorší výsledný čas spracovania. Medzi operačnými systémami, ktoré nie sú určené pre použitie na serverových staniciach dosiahol opäť najlepšie časy operačný systém Windows XP a to aj napriek tomu, že sa ide o najstaršiu verziu operačného systému  z pomedzi tu testovaných operačných systémov. 

=Záver=
Táto práca sa zaoberá testovaním vybraných operačných systémov pomocou testovacieho programu. Pre potreby nášho testu sme vybrali päť operačných systémov, ktoré sme podrobili testu. Test bol zameraný na meranie výsledného času spracovania doby výmeny stĺpcov a riadkov matíc. Prvky matíc boli datové typy int32, int64, float 32, float64. Výsledné časy testovania sme následne spracovali graficky a porovnali medzi sebou. Do testu boli zahrnuté operačné systémy Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows Server 2003 a Windows Server 2008. Podľa výsledkov nášho testu priemerný najlepší výsledný čas spracovania dosahoval operačný systém Windows Server 2008. Tento operačný systém bol vyvíjaný spoločne s operačným systémom Windows Vista, preto sme predpokladali, že budú v teste dosahovať podobné výsledne časy spracovania. Uvedený predpoklad sa ale v našom teste nepotvrdil a operačný systém Windows Vista dosiahol v priemere najhorší výsledný čas spracovania v porovnaní s ostatnými testovanými operačnými systémami. Tento výsledok pre daný operačný systém môže byt zapríčinený aj jeho zameraním sa na domáce použitie, a tým aj väčším dôrazom na grafický výstup v porovnaní s výkonom daného operačného systému. Pri porovnaní výsledkov nášho testu dosahoval druhý najlepší výsledný čas operačný systém Windows Server 2003, ktorý bol uvedený na trh po operačnom systéme Windows XP, a preto sme očakávali, že bude dosahovať podobné výsledky ako už spomínaný operačný systém, čo sa v teste aj potvrdilo. Operačný systém Windows XP dosiahol v našom teste len o niečo málo horšie výsledky ako operačný systém Windows Server 2003. V poradí štvrtý najlepší čas dosiahol v našom teste operačný systém Windows 7. Jedná sa o najnovšiu verziu operačného systému s pomedzi testovaných operačných systémov. Operačný systém síce dosiahol v teste lepšie výsledné časy ako jeho predchodca, operačný systém Windows Vista, no v porovnaní s ostatnými staršími verziami testovaných operačných systémov dosiahol v teste horšie výsledné časy spracovania. Nameraný výsledok môže byť opäť zapríčinený účelom použitia daného operačného systému. Aj keď v porovnaní s jeho predchodcom, operačným systémom Windows Vista, došlo k upraveniu výkonu daného operačného systému

=Použitá literatúra=
#Plášil, Staudek, Operační systémy , SNTL, Praha 1992
#Madnick, Donovan, Operační systémy , SNTL, Praha 1983
#Schmotzer M.: Operačné systémy. [online]. [cit. 26.2.2010.] On internet: <http://student.ics.upjs.sk/~schmotze/Operacne_systemy.doc>
#Šenkoc  R.: Princíp činnosti počítača. [online]. 29. 08. 2007. [cit. 26.2.2010].On internet: < http://web.souplevoca.sk/view.php?cisloclanku=2007100001>
#Ústav technológii a manažmentu, Katedra manažmentu a ekonomiky: Operačné systémy.[online].[cit.27.2.2010]. On internet: <http://www.sjf.tuke.sk/kmae/index_files/e-dokumenty/operac_sys.pdf>
#Penka Martincová, Operčné systémy, Žilinská univerzita, 1997
#Mark E. Russinovich, David A. Soloman, Vnitřní architektura Microsoft Windows ( Microsoft Windows Server 2003, Windows XP a Windows 2000 ), Computer Press, a.s., 2006, ISBN: 80-251-1266-7
#Petr Broža, Libor Kříž, Roman Kučera, Bible Windows Vista, Extra Publishing, a.s., 2001
#Alexander Harmath, Peter Gallo, Windows 7 – Praktická príručka, CIT, s.r.o.
#Alan Simpson, Windows XP Bible, Hungry Minds 2001, ISBN: 0764548603
#Petr Šetka, Mistrovství v Microsoft Windows Server 2003, Computer Press, a.s., 2003, ISBN: 80-251-0036-7
#Bohdan Cafourek, Dalibor Kačmár, Windows Server 2003, Nove funkce, upgrade, implementace, Computer Press, a.s., 2003, ISBN: 80-7226-582-2
#Charlie Russel, Sharon Crawford, Jason Gerend, Microsoft Windows Server 2003 – Velký průvodce administrátora, CP Books, a.s., 2005, ISBN: 80-251-0579-2
#Wiliam R. Stanek, Microsoft Windows Server 2003 – Kapesní rádce administrátora, Computer Press, a.s., 2007, ISBN: 978-80-251-1654-8
#Wiliam R. Stanek, Microsoft Windows Server 2008 – Kapesní rádce administrátora, Computer Press, a.s., 2008, ISBN: 978-80-251-1936-5
#Serdar Yegulap, Microsoft Windows Server 2000/2003 – Nedokumentovaná řešení, Computer Press, a.s., 2004, ISBN: 80-251-0146-0