速度與延遲研究是計算機科學中兩個重要的研究方向，速度研究一般處理器處理數據的速度、從存儲器讀取數據的速度以網路中傳輸數據的速度；延遲研究一般是指網路延遲，即幀從網路上一個連線埠進入到從另一個連線埠出去，所花費的時間。
基本介紹
- 中文名：速度與延遲研究
- 外文名：Speed and delay study
- 學科：計算機
- 目的：提高計算機系統性能
- 套用：區域網、高性能計算機
- 領域：計算機網路
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簡介
速度與延遲研究是推動計算機科學不斷向前發展重要推動力，速度與延遲研究主要目的是提高機器的運算速度和降低傳輸延遲。速度與延遲研究在計算機科學的很多領域中都占有重要地位，例如高性能計算、高速區域網路。
速度
數據傳輸速度（speed of data transmission）泛指數據從源傳到目的的速度，其單位一般為比特/秒（bps），也可以為千比特/秒（Kbps），兆比特/秒（Mbps）。在不同的領域，數據傳輸速度有不同的含義。如交換機傳輸速度，硬碟數據傳輸速度等。
CPU處理速度是指CPU每秒浮點運算次數。每秒浮點運算次數（每秒峰值速度）是每秒所執行的浮點運算次數（Floating-point operations per second；FLOPS）的簡稱，被用來估算電腦效能，尤其是在使用到大量浮點運算的科學計算領域中。因為FLOPS字尾的那個S代表秒，而不是複數，所以不能夠省略。
在計算機領域，提高速度主要方法是使用更高級的硬體、對硬體布局進行最佳化以及設計更先進的硬體體系結構。
延遲
定義
對用戶來說，網路延遲是指用戶發出請求到遠端系統對該請求作出回響傳回給用戶的這一段時間。對基於 TCP/IP 協定的 Internet 來說， 對每一請求都要作如下處理：路由處理、ADU( 用戶數據單元)在網路上傳輸以及伺服器對請求進行處理，這些過程都會引起延遲。
解決方法
調整網路布局，增加有效網路頻寬
最佳化網路拓撲結構。對於局部子網，由於匯流排拓撲的不穩定性及低效率的傳輸,宜將其改造為星型結構，可使用共享式集線器構造，但要儘量避免集線器的深層級聯。對於整體樹型拓撲結構的網路，可以根據需要減少連線層次，對於某些重要節點的層次可以進行調整升級。此外，還可以增加有關中心站點設備的冗餘網路連線,提高網路的容錯性能。
網路分段。為了有效地控制網路流量,均衡網路負載，緩解由於訪問衝突而導致網路主幹阻塞的矛盾，可採用網路分段技術。如果部分工作站間的通信比較集中,需要較高的頻寬，可以把這些工作站單獨組網,使它們之間的大部分通信在一個工作小組之間進行，從而縮短其對網路的回響時間。此外，我們可根據用戶對伺服器的訪問流量來調整各類伺服器的位置，採用分散式布局，縮短工作站對伺服器的訪問路徑。比如，我們可以把圖形工作站用戶集中在一個網段內，同時把提供圖形服務程式的伺服器放在本網段內，隔離的效果則是避免了圖形工作站用戶對主幹網的長時間占用。
交換式區域網路。網路分段技術能夠在一定範圍內緩解網路延遲的矛盾,但只能起到“治標”的作用，而且子網的劃分與節點的物理位置及網路的拓撲結構相關，規劃調整很不方便。目前從根本上改善網路的傳輸性能，可採用交換技術。交換機的優點是它能夠在內部提供大量的頻寬和支持多個同時連線的功能,連線以不同速度運行的區域網路網段。交換機可以為用戶提供獨占的、點對點的網路連線方案，對10Mbps交換乙太網來說，每一個工作站都可擁有一個與交換機直接連線的10Mbps的頻寬，與共享型乙太網相比，幀的傳送不再是通過廣播的形式，而是按指定路由傳送,工作站也不需要與其他站點競爭頻寬，用戶也可以隨著交換機連線埠的擴充而增加工作站。
虛擬區域網路。此外，配置基於交換技術的虛擬區域網路，是解決網路頻寬阻塞,提高網路性能的優秀方案。虛擬區域網路技術是通過在交換機連線埠定義一組與位置和拓撲無關的設備間的通信,使它們處於同一邏輯網段。虛擬區域網路網段的劃分不再受其物理連線限制，可按部門、用戶職能等套用需求進行劃分,而且可以輕鬆地控制同一邏輯網段的用戶數量,以降低工作站點對
網路頻寬的競爭和廣播報文的傳播範圍。其另一個優點是網路中設備的變化和移動比較方便,設備移動後管理員只要重新將新的連線埠加入到相關虛擬網段中即可。
最佳化伺服器，提高計算能力
網路伺服器的性能直接影響著網路的整體性能。因此，要求伺服器配置高速CPU；此外，還要提高伺服器記憶體容量、匯流排和硬碟速度。網卡的選擇是提高伺服器與網路接口速度的關鍵。為避免接口傳輸瓶頸，可以在伺服器中加裝多塊網卡擴充接口傳輸容量。
套用
高速區域網路
隨著計算機處理速度以百萬倍數量級的提高，各種新技術日新月異的發展，分散式大型數據 庫、多媒體套用以及企業級網路之間的互聯，網路的速率成為整個系統的瓶頸和焦點，人們對網 絡速率、頻寬和其他性能的要求越來越高，高速網路產品和技術的迅速發展正是在這種背景下產 生的。
高速區域網路的主要套用包括：
1)高速LAN主幹網。
2)桌面多媒體系統。
3) C/S模式的分布計算。
4)高性能計算環境。
5)實時仿真，可視化計算，CAD/CAM和線上處理等高速區域網路不同於傳統的LAN，需要新 的設計原則和方法。
6)體系結構：採用基於交換的結構，而不是傳統的基於媒體共享的結構。
7)快速處理網路擁擠的方法，鏈路到鏈路的流控。
8)用單元級的復用方法。
9)採用虛擬連線的體系結構。
10)高速接口：包括與主機的接口、專用系統的接口以及和其他網路的接口等。
