معيار (الحوسبة)

في مجال الحوسبة ، يُعرف المعيار بأنه عملية تشغيل برنامج حاسوبي ، أو مجموعة من البرامج، أو عمليات أخرى، لتقييم الأداء النسبي لعنصر ما، وذلك عادةً عن طريق إجراء عدد من الاختبارات والتجارب القياسية عليه. ^{[ 1 ]}

يُستخدم مصطلح "المعيار" أيضاً بشكل شائع لأغراض برامج قياس الأداء المصممة بشكل متقن.

يرتبط قياس الأداء عادةً بتقييم خصائص أداء أجهزة الكمبيوتر ، على سبيل المثال، أداء عمليات الفاصلة العائمة لوحدة المعالجة المركزية ، ولكن هناك حالات يكون فيها هذا الأسلوب قابلاً للتطبيق أيضًا على البرامج . تُجرى قياسات أداء البرامج، على سبيل المثال، على المترجمات أو أنظمة إدارة قواعد البيانات .

توفر المعايير طريقة لمقارنة أداء الأنظمة الفرعية المختلفة عبر بنى الرقائق/الأنظمة المختلفة . ويُطلق على عملية قياس الأداء كجزء من التكامل المستمر اسم قياس الأداء المستمر. ^{[ 2 ]}

مع تطور بنية الحاسوب ، أصبح من الصعب مقارنة أداء أنظمة الحاسوب المختلفة بمجرد النظر إلى مواصفاتها. لذا، طُوّرت اختباراتٌ تُتيح مقارنة البنى المختلفة. على سبيل المثال، كانت معالجات بنتيوم 4 تعمل عمومًا بتردد ساعة أعلى من معالجات أثلون إكس بي أو باور بي سي ، وهو ما لا يُترجم بالضرورة إلى قدرة حسابية أكبر؛ فقد يُؤدي معالج بتردد ساعة أبطأ أداءً مماثلاً أو حتى أفضل من معالج يعمل بتردد أعلى. انظر: BogoMips وخرافة الميغاهرتز .

صُممت معايير الأداء لمحاكاة نوع معين من أحمال العمل على مكون أو نظام. وتُحقق معايير الأداء الاصطناعية ذلك من خلال برامج مُصممة خصيصًا لفرض حمل العمل على المكون. أما معايير أداء التطبيقات، فتُشغل برامج حقيقية على النظام. وبينما تُقدم معايير أداء التطبيقات عادةً قياسًا أدق لأداء النظام في ظروف الاستخدام الحقيقية، فإن معايير الأداء الاصطناعية مفيدة لاختبار مكونات فردية، مثل القرص الصلب أو جهاز الشبكة.

تُعدّ معايير الأداء بالغة الأهمية في تصميم وحدات المعالجة المركزية ، إذ تُمكّن مهندسي المعالجات من قياس الأداء والموازنة بين الخيارات في قرارات البنية الدقيقة . فعلى سبيل المثال، إذا استخرج معيار الأداء الخوارزميات الرئيسية لتطبيق ما، فإنه سيتضمن الجوانب الحساسة للأداء في ذلك التطبيق. ويمكن أن يُقدّم تشغيل هذا الجزء الصغير من البرنامج على مُحاكي دقيق لكل دورة مؤشرات حول كيفية تحسين الأداء.

منذ حوالي عام 1995، أصبحت مجموعة معايير SPEC مستخدمة على نطاق واسع.

من المعروف أن شركات الحواسيب تُجري تعديلات على أنظمتها لتحسين الأداء في اختبارات قياس الأداء التي لا تُمثل الاستخدام الواقعي. وقد تم تحسين هذه الاختبارات لتُحاكي الاستخدام الواقعي بشكلٍ أدق، بحيث ينعكس أي تحسين على أداء التطبيقات.

تستخدم شركات البرمجيات أيضًا معايير الأداء في حملاتها التسويقية، كما في "حروب معايير الأداء" بين شركات تصنيع قواعد البيانات العلائقية المتنافسة في ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي. وعادةً ما تُعلن الشركات عن معايير الأداء (أو جوانب منها) التي تُظهر منتجاتها بأفضل صورة. وقد عُرف عنها أيضًا تحريف أهمية معايير الأداء، وذلك أيضًا لإظهار منتجاتها بأفضل صورة ممكنة. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

عندما يكون الأداء بالغ الأهمية، فإن المعيار الوحيد المهم هو مجموعة تطبيقات البيئة المستهدفة.

قد تتضمن ميزات برامج قياس الأداء تسجيل/ تصدير مسار الأداء إلى ملف جدول بيانات ، وعرض البيانات بصريًا مثل رسم المخططات الخطية أو المربعات المرمزة بالألوان ، وإيقاف العملية مؤقتًا لاستئنافها لاحقًا دون الحاجة إلى البدء من جديد. ويمكن أن تحتوي البرامج على ميزات إضافية خاصة بالغرض منها، فعلى سبيل المثال، قد يكون برنامج قياس أداء القرص قادرًا على بدء قياس سرعة القرص ضمن نطاق محدد منه بدلًا من قياس القرص بالكامل، وقياس سرعة القراءة العشوائية وزمن الاستجابة ، وتوفير ميزة "المسح السريع" التي تقيس السرعة من خلال عينات بفواصل زمنية وأحجام محددة، والسماح بتحديد حجم كتلة البيانات ، أي عدد البايتات المطلوبة لكل طلب قراءة. ^{[ 5 ]}

لا يُعدّ إجراء المقارنات المعيارية أمرًا سهلاً، وغالبًا ما يتطلب عدة جولات متكررة للوصول إلى استنتاجات قابلة للتنبؤ ومفيدة. كما أن تفسير بيانات المقارنات المعيارية بالغ الصعوبة. فيما يلي قائمة جزئية بالتحديات الشائعة:

• يميل البائعون إلى ضبط منتجاتهم خصيصًا لتتوافق مع معايير الصناعة. يُعدّ برنامج Norton SysInfo (SI) سهل الضبط بشكل خاص، نظرًا لتركيزه الأساسي على سرعة العمليات المتعددة. لذا، توخّ الحذر الشديد عند تفسير هذه النتائج.
• وقد اتُهم بعض البائعين بـ"الغش" في معايير الأداء - حيث قاموا بتصميم أنظمتهم بحيث تعطي أرقامًا أعلى بكثير في معايير الأداء، ولكنها ليست فعالة بنفس القدر في عبء العمل الفعلي المحتمل. ^{[ 6 ]}
• تركز العديد من المعايير بشكل كامل على سرعة الأداء الحسابي ، متجاهلة الميزات المهمة الأخرى لنظام الكمبيوتر، مثل:
  • لا تقتصر جودة الخدمة على الأداء فحسب، بل تشمل جوانب أخرى غير قابلة للقياس، مثل الأمان، والتوافر، والموثوقية، وسلامة التنفيذ، وسهولة الصيانة، وقابلية التوسع (وخاصةً القدرة على إضافة أو إعادة تخصيص السعة بسرعة ودون انقطاع)، وغيرها. غالبًا ما توجد مفاضلات حقيقية بين هذه الجوانب، وكلها مهمة في الحوسبة التجارية. تعالج مواصفات مجلس أداء معالجة المعاملات هذه المخاوف جزئيًا من خلال تحديد اختبارات خصائص ACID ، وقواعد قابلية توسع قواعد البيانات، ومتطلبات مستوى الخدمة.
  • بشكل عام، لا تقيس المعايير القياسية التكلفة الإجمالية للملكية . تعالج مواصفات مجلس أداء معالجة المعاملات المعيارية هذا القلق جزئيًا من خلال اشتراط الإبلاغ عن مقياس السعر/الأداء بالإضافة إلى مقياس الأداء الخام، باستخدام صيغة مبسطة للتكلفة الإجمالية للملكية . مع ذلك، فإن التكاليف المذكورة جزئية بالضرورة، ومن المعروف أن بعض الموردين يحددون أسعار منتجاتهم خصيصًا (وحصريًا) وفقًا للمعيار القياسي، مصممين بذلك تكوينًا خاصًا جدًا "للمعيار القياسي" بسعر منخفض بشكل مصطنع. حتى أدنى انحراف عن حزمة المعيار القياسي يؤدي إلى سعر أعلى بكثير في الواقع العملي.
  • أعباء المرافق (المساحة، والطاقة، والتبريد). عند استهلاك طاقة أكبر، يقل عمر بطارية النظام المحمول ويحتاج إلى إعادة شحن متكررة. قد لا يتناسب الخادم الذي يستهلك طاقة و/أو مساحة أكبر مع قيود موارد مركز البيانات الحالية، بما في ذلك قيود التبريد. هناك مقايضات حقيقية، حيث تتطلب معظم أشباه الموصلات طاقة أكبر للتبديل بسرعة أكبر. انظر أيضًا: الأداء لكل واط .
  • في بعض الأنظمة المدمجة، حيث تمثل الذاكرة تكلفة كبيرة، يمكن أن تؤدي كثافة التعليمات البرمجية الأفضل إلى تقليل التكاليف بشكل كبير.
• تميل معايير الموردين إلى تجاهل متطلبات القدرة الحاسوبية اللازمة للتطوير والاختبار والتعافي من الكوارث . ويفضل الموردون الإبلاغ فقط عما قد يكون مطلوبًا بشكل محدود للقدرة الإنتاجية، وذلك لجعل سعر الشراء الأولي يبدو منخفضًا قدر الإمكان.
• تواجه معايير الأداء صعوبة في التكيف مع الخوادم الموزعة على نطاق واسع، لا سيما تلك التي تتأثر بشكل كبير ببنية الشبكة. ويُزيد ظهور الحوسبة الشبكية ، على وجه الخصوص، من تعقيد عملية قياس الأداء، حيث أن بعض أحمال العمل "متوافقة مع الحوسبة الشبكية"، بينما لا تتوافق أحمال أخرى معها.
• قد تختلف تصورات المستخدمين عن الأداء اختلافًا كبيرًا عما توحي به معايير الأداء. على وجه الخصوص، يُقدّر المستخدمون إمكانية التنبؤ - أي الخوادم التي تفي دائمًا باتفاقيات مستوى الخدمة أو تتجاوزها . تميل معايير الأداء إلى التركيز على متوسط ​​الدرجات (من منظور تكنولوجيا المعلومات)، بدلًا من التركيز على أقصى أوقات الاستجابة في أسوأ الحالات ( من منظور الحوسبة الآنية )، أو على انخفاض الانحرافات المعيارية (من منظور المستخدم).
• تتدهور أداء العديد من بنى الخوادم بشكل كبير عند مستويات استخدام عالية (تقارب 100%)، ما يؤدي إلى انهيار مفاجئ، وينبغي أن تأخذ معايير الأداء هذا العامل في الحسبان (لكنها غالبًا ما تتجاهله). يميل الموردون، على وجه الخصوص، إلى نشر معايير أداء الخوادم عند مستوى استخدام مستمر يبلغ حوالي 80%، وهو وضع غير واقعي، ولا يوثقون ما يحدث للنظام ككل عند تجاوز الطلب هذا المستوى.
• تركز العديد من معايير الأداء على تطبيق واحد، أو حتى طبقة تطبيق واحدة، متجاهلةً التطبيقات الأخرى. وتقوم معظم مراكز البيانات حاليًا بتطبيق تقنية المحاكاة الافتراضية على نطاق واسع لأسباب متنوعة، ولا تزال معايير الأداء تسعى لمواكبة هذا الواقع حيث تعمل تطبيقات وطبقات تطبيق متعددة في وقت واحد على خوادم موحدة.
• توجد معايير قليلة (إن وجدت) عالية الجودة لقياس أداء الحوسبة الدفعية، لا سيما الحوسبة الدفعية المتزامنة عالية الحجم والحوسبة عبر الإنترنت. وتركز الحوسبة الدفعية بشكل أكبر على إمكانية التنبؤ بإنجاز المهام طويلة الأمد بدقة قبل المواعيد النهائية، مثل نهاية الشهر أو نهاية السنة المالية. وتعتمد العديد من العمليات التجارية الأساسية الهامة على الحوسبة الدفعية، وستبقى كذلك على الأرجح، مثل الفوترة.
• غالباً ما تتجاهل مؤسسات قياس الأداء المنهج العلمي الأساسي أو لا تتبعه. ويشمل ذلك، على سبيل المثال لا الحصر: صغر حجم العينة، وعدم التحكم في المتغيرات، ومحدودية إمكانية تكرار النتائج. ^{[ 7 ]}

توجد سبع خصائص أساسية للمعايير المرجعية. ^{[ 8 ]} وهذه الخصائص الرئيسية هي:

1. الأهمية: ينبغي أن تقيس المعايير القياسية السمات الحيوية نسبياً.
2. التمثيلية: ينبغي أن تحظى مقاييس الأداء المعيارية بقبول واسع النطاق من قبل الصناعة والأوساط الأكاديمية.
3. الإنصاف: يجب مقارنة جميع الأنظمة بشكل عادل.
4. إمكانية التكرار: يمكن التحقق من نتائج المقارنة المعيارية.
5. الفعالية من حيث التكلفة: الاختبارات المعيارية اقتصادية.
6. قابلية التوسع: يجب أن تعمل اختبارات القياس المعياري عبر الأنظمة التي تمتلك مجموعة من الموارد من منخفضة إلى عالية.
7. الشفافية: يجب أن تكون مقاييس الأداء سهلة الفهم.

1. برنامج حقيقي
   • برنامج معالجة النصوص
   • برامج أدوات التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)
   • برنامج التطبيق الخاص بالمستخدم (مثل: نظام المعلومات الإدارية)
   • ألعاب الفيديو
   • المترجمات التي تبني مشروعًا كبيرًا، على سبيل المثال متصفح كروميوم أو نواة لينكس
2. معيار قياس أداء المكونات / معيار قياس الأداء الجزئي
   • يتكون الروتين الأساسي من جزء صغير ومحدد نسبيًا من التعليمات البرمجية.
   • قياس أداء المكونات الأساسية للحاسوب ^{[ 9 ]}
   • يمكن استخدامها للكشف التلقائي عن معلمات أجهزة الكمبيوتر مثل عدد السجلات وحجم ذاكرة التخزين المؤقت وزمن استجابة الذاكرة وما إلى ذلك.
3. النواة
   • يحتوي على رموز المفاتيح
   • يتم استخلاصها عادة من البرنامج الفعلي
   • النواة الشائعة: حلقة ليفرمور
   • معيار linpack (يحتوي على روتين فرعي أساسي للجبر الخطي مكتوب بلغة FORTRAN)
   • يتم تمثيل النتائج بوحدة ميغا فلوب/ثانية.
4. معيار اصطناعي
   • إجراءات برمجة معيار الأداء الاصطناعي:
     • جمع إحصائيات جميع أنواع العمليات من العديد من برامج التطبيقات
     • احصل على نسبة كل عملية
     • اكتب برنامجًا بناءً على النسبة المذكورة أعلاه
   • أنواع المعايير الاصطناعية هي:
     • حجر الشحذ
     • دريستون
   • كانت هذه أولى معايير قياس الأداء الحاسوبية العامة المستخدمة في الصناعة. ولا تُحقق بالضرورة نتائج عالية على أجهزة الحاسوب الحديثة ذات البنية المتوازية.
5. معايير الإدخال/الإخراج
6. معايير قياس أداء قواعد البيانات
   • قياس معدل نقل البيانات وأوقات استجابة أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS)
7. معايير قياس متوازية
   • يستخدم على الأجهزة ذات النوى المتعددة و/أو المعالجات، أو الأنظمة التي تتكون من أجهزة متعددة

• المقارنة المعيارية (من منظور الأعمال)
• معيار الجدارة
• معايير ضغط البيانات بدون فقدان الجودة
• عداد مراقبة الأداء
• مجموعة الاختبارات - مجموعة من حالات الاختبار تهدف إلى إظهار أن برنامجًا ما يمتلك مجموعة محددة من السلوكيات 

• غراي، جيم، محرر. (1993). دليل المعايير لأنظمة قواعد البيانات والمعاملات . سلسلة مورغان كوفمان في أنظمة إدارة البيانات (  الطبعة الثانية). دار نشر مورغان كوفمان. رقم ISBN 1-55860-292-5.
• سكالزو، بيرت؛ كلاين، كيفن؛ فرنانديز، كلوديا؛ بورليسون، دونالد ك.؛ أولت، مايك (2007). قياس أداء قواعد البيانات: أساليب عملية لأوراكل وخادم SQL . رامبانت تك برس. ISBN 978-0-9776715-3-3.
• نامبيار، راغوناث؛ بوس، ميكيل، محرران. (2009). تقييم الأداء والمقارنة المعيارية . سبرينغر. ISBN 978-3-642-10423-7.

• لويس، بايرون سي؛ كروز، ألبرت إي. (1985). "تطور قياس الأداء كتقنية لتقييم أداء الحاسوب" . مجلة نظم المعلومات الإدارية الفصلية . 9 (1): 7-16 . doi : 10.2307/249270 . ISSN 0276-7783 . JSTOR 249270 .  التواريخ: 1962-1976