用于嵌入式計算機性能評測技術及其方法研究

　　5性能基準程序測試方法

　　在計算機設計中用到的性能基準程序，是以單個某一領域典型的一個計算任務或者一組計算任務采用某種語言編寫的程序的形式出現(xiàn)，它可以用來度量計算機系統(tǒng)或構件性能的在某一領域的典型計算性能。用來進行性能*測的基準程序，可以稱為工作負載。在基準程序中，必須明確規(guī)定所選用的基準程序及其特性、運行方式，并規(guī)定*估指標體系。一般需要重復多次運行基準程序，對獲取的性能指標進行統(tǒng)計分析后，才能獲得有意義的*測結果。

　　性能基準程序*價法是采用軟件的方法*測系統(tǒng)的性能，其較高的靈活性、較低成本加上易于在線實現(xiàn)的特性，使這一方法成為普遍流行的*測方法。但是通過軟件得到的測量結果精度較低，并且執(zhí)行基準程序會影響系統(tǒng)的性能，進而影響結果的可靠性。基于軟件任務的軟件方法，進行測試時，不可避免地占用到系統(tǒng)上的有限資源，所以干擾度大、精度低、分辨率低，但是同時，具有靈活性高、成本低、安裝使用方便的特點。這一方法，不適用于測量精度要求很高的系統(tǒng)參數(shù)。在構建測量工具環(huán)境時，應發(fā)揮軟件測量的優(yōu)勢，注重于功能的測試，考慮選用實際的應用程序或與它們功能相同的專用測試程序。這樣，可以彌補硬件方法所不能解決的問題缺點。

　　性能基準程序測試系統(tǒng)性能的常見方法有：時鐘頻率、指令執(zhí)行速度、等效指令速度方法、核心程序法、綜合程序法、應用程序法等。時鐘頻率、指令執(zhí)行速度、等效指令速度法屬于計算機發(fā)展初期階段常用的手段，隨著計算機系統(tǒng)復雜性的提高，這幾類方法不能反映系統(tǒng)的整體性能；核心程序法、綜合程序法占用內存空間較小，在有Cache的系統(tǒng)中只能測量系統(tǒng)的CPIJ性能。

　　用于計算機性能*測的基準程序法可以分為兩種：測量系統(tǒng)級參數(shù)(如響應時間、上下文切換時間等)的微觀基準程序，以計算任務提供的工作負載、通過工作負載的運行得到待測系統(tǒng)宏觀方面參數(shù)(如任務執(zhí)行時間)的宏觀基準程序。以被測試對象來對基準程序分類，經常把性能基準程序分為通用性能基準程序與實時性能基準程序，通用性基準程序針對一般的計算機系統(tǒng)，實時性能基準程序針對實時系統(tǒng)，測量系統(tǒng)的實時性能。

　　從系統(tǒng)角度看，一個嵌入式系統(tǒng)的主要構件是微處理機、操作系統(tǒng)和應用軟件(包括開發(fā)工具)。這樣，嵌入式系統(tǒng)的性能基準程序可分為如下3類：

　　(1)面向微處理機的基準程序，主要是為了幫助設計人員合理地選擇嵌入式微控制器、通用微處理機或DSP；

　　(2)面向操作系統(tǒng)的基準程序，幫助設計人員了解操作系統(tǒng)的量化性能指標；

　　(3)面向專門應用的基準程序，幫助設計人員確定最終目標系統(tǒng)的性能。在嵌入式系統(tǒng)中，由于面向微處理機的基準程序和面向操作系統(tǒng)的基準程序極大地依賴于應用領域，因此，面向專門應用的基準程序相對來講用的就比較少。這一方面，在嵌入式系統(tǒng)的應用與設計越來越成熟的情況下，會在不久的將來有所改變。

　　5.1通用性能基準程序

　　5.1.1 SPEC

　　SPEC(the Standard Performance Evaluation Corporation)是為了建立、維護并許可一組被標準化的相關的性能基準程序的非盈利性組織，該組性能基準程序主要用于*測最新的高性能計算機，以對VAX11／780機的測試結果作為基數(shù)，其他計算機的測試結果以相對于這個基數(shù)的比率來表示。SPEC性能基準程序分為CPU、高性能計算、圖形應用、Java客戶／服務器、郵件服務器、網絡文件系統(tǒng)、網站服務器幾大類。