用于嵌入式計(jì)算機(jī)性能評(píng)測(cè)技術(shù)及其方法研究

　　5性能基準(zhǔn)程序測(cè)試方法

　　在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中用到的性能基準(zhǔn)程序，是以單個(gè)某一領(lǐng)域典型的一個(gè)計(jì)算任務(wù)或者一組計(jì)算任務(wù)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)或構(gòu)件性能的在某一領(lǐng)域的典型計(jì)算性能。用來進(jìn)行性能*測(cè)的基準(zhǔn)程序，可以稱為工作負(fù)載。在基準(zhǔn)程序中，必須明確規(guī)定所選用的基準(zhǔn)程序及其特性、運(yùn)行方式，并規(guī)定*估指標(biāo)體系。一般需要重復(fù)多次運(yùn)行基準(zhǔn)程序，對(duì)獲取的性能指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，才能獲得有意義的*測(cè)結(jié)果。

　　性能基準(zhǔn)程序*價(jià)法是采用軟件的方法*測(cè)系統(tǒng)的性能，其較高的靈活性、較低成本加上易于在線實(shí)現(xiàn)的特性，使這一方法成為普遍流行的*測(cè)方法。但是通過軟件得到的測(cè)量結(jié)果精度較低，并且執(zhí)行基準(zhǔn)程序會(huì)影響系統(tǒng)的性能，進(jìn)而影響結(jié)果的可靠性?；谲浖蝿?wù)的軟件方法，進(jìn)行測(cè)試時(shí)，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(shí)，具有靈活性高、成本低、安裝使用方便的特點(diǎn)。這一方法，不適用于測(cè)量精度要求很高的系統(tǒng)參數(shù)。在構(gòu)建測(cè)量工具環(huán)境時(shí)，應(yīng)發(fā)揮軟件測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，注重于功能的測(cè)試，考慮選用實(shí)際的應(yīng)用程序或與它們功能相同的專用測(cè)試程序。這樣，可以彌補(bǔ)硬件方法所不能解決的問題缺點(diǎn)。

　　性能基準(zhǔn)程序測(cè)試系統(tǒng)性能的常見方法有：時(shí)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(yīng)用程序法等。時(shí)鐘頻率、指令執(zhí)行速度、等效指令速度法屬于計(jì)算機(jī)發(fā)展初期階段常用的手段，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)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(nèi)存空間較小，在有Cache的系統(tǒng)中只能測(cè)量系統(tǒng)的CPIJ性能。

　　用于計(jì)算機(jī)性能*測(cè)的基準(zhǔn)程序法可以分為兩種：測(cè)量系統(tǒng)級(jí)參數(shù)(如響應(yīng)時(shí)間、上下文切換時(shí)間等)的微觀基準(zhǔn)程序，以計(jì)算任務(wù)提供的工作負(fù)載、通過工作負(fù)載的運(yùn)行得到待測(cè)系統(tǒng)宏觀方面參數(shù)(如任務(wù)執(zhí)行時(shí)間)的宏觀基準(zhǔn)程序。以被測(cè)試對(duì)象來對(duì)基準(zhǔn)程序分類，經(jīng)常把性能基準(zhǔn)程序分為通用性能基準(zhǔn)程序與實(shí)時(shí)性能基準(zhǔn)程序，通用性基準(zhǔn)程序針對(duì)一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性能基準(zhǔn)程序針對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。

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

　　(1)面向微處理機(jī)的基準(zhǔn)程序，主要是為了幫助設(shè)計(jì)人員合理地選擇嵌入式微控制器、通用微處理機(jī)或DSP；

　　(2)面向操作系統(tǒng)的基準(zhǔn)程序，幫助設(shè)計(jì)人員了解操作系統(tǒng)的量化性能指標(biāo)；

　　(3)面向?qū)ｉT應(yīng)用的基準(zhǔn)程序，幫助設(shè)計(jì)人員確定最終目標(biāo)系統(tǒng)的性能。在嵌入式系統(tǒng)中，由于面向微處理機(jī)的基準(zhǔn)程序和面向操作系統(tǒng)的基準(zhǔn)程序極大地依賴于應(yīng)用領(lǐng)域，因此，面向?qū)ｉT應(yīng)用的基準(zhǔn)程序相對(duì)來講用的就比較少。這一方面，在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)越來越成熟的情況下，會(huì)在不久的將來有所改變。

　　5.1通用性能基準(zhǔn)程序

　　5.1.1 SPEC

　　SPEC(the Standard Performance Evaluation Corporation)是為了建立、維護(hù)并許可一組被標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)的性能基準(zhǔn)程序的非盈利性組織，該組性能基準(zhǔn)程序主要用于*測(cè)最新的高性能計(jì)算機(jī)，以對(duì)VAX11／780機(jī)的測(cè)試結(jié)果作為基數(shù)，其他計(jì)算機(jī)的測(cè)試結(jié)果以相對(duì)于這個(gè)基數(shù)的比率來表示。SPEC性能基準(zhǔn)程序分為CPU、高性能計(jì)算、圖形應(yīng)用、Java客戶／服務(wù)器、郵件服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)、網(wǎng)站服務(wù)器幾大類。