计算机体系结构基础
计算机系统评价和性能分析心得
目录
计算机体系结构基础
计算机系统评价和性能分析心得
1.计算机系统评价和性能分析：
2.本质定义：
3.测试程序集：
4.性能分析方法：
1.计算机系统评价和性能分析：
采用测量、模拟、分析等方法和工具获得计算机的性能及特性，通过找到系统的性能瓶颈，进行改进和提高。
2.本质定义：
完成一个任务所需要的时间。也就是说如果要看某台计算机的性能，就需要对它所执行一系列的指令所需要的时间进行对比，时间越快，性能越好。
3.测试程序集：
在测试中单一的测试往往得不到人们的信服，也往往很难建立起一个统一的测试标准，但是，如果通过一系列针对于某个部分测试，比如CPU，我们有一套测试工具集的话，一个信服不了，我们有一套，是不是就觉得比较靠谱了些呢。
在书中有一个针对于CPU的测试集，叫做Phoronix Test Suite，
phoronix-test-suite是Linux下的一款性能测试软件，其实就是一款集中测试软件，该软件集成了各式各样的测试软件，这样就能够达到跨平台的效果，比如你可以测试mips架构的cpu和arm架构的cpu.当然不仅仅测试cpu，gpu等性能，你还能够测试服务器，数据库等。有个网站叫做网站收录大量的测试程序，我从上面下载了，但是编译出现些问题，我相信总能通过的，这个工具集在书中主要针对CPU，它里面大多是测试每秒帧数，请求数，数目等等，其实也就是时间，一秒能运行多少次，多少指令等等。难免会涉及到CPU的周期，时间。CPU的时间是由程序执行时钟周期数和处理器频率所决定的，CPU时间=程序的CPU时钟周期数/时钟频率。除了可以统计程序的时钟周期数，还可以统计程序所执行动态指令数目，通过得到的时钟周期数和指令数目，我们可以计算出每条指令的时钟周期数，即CPI。CPI=程序的CPU时钟周期数/程序的执行指令数。通过perf工具我们可以获取到程序的指令数和CPI。我们再想想有这麽多种类CPU，指令集，编程语言，编译器等，那它们是如何影响CPU的呢，它们是如何去影响CPU的性能的？我们可以在12.2表中可以看出算法、编程语言、编译器、指令系统结构和CPU性能公式的关系（1）算法影响的程序的执行指令数和CPI（2）编程语言影响的是程序的执行指令和CPI（3）编译器和库影响的是程序的执行指令数和CPI（4）指令系统结构影响程序的执行指令数、CPI、和时钟频率（5）微体系结构影响程序的执行指令数、CPI和时钟频率（6）物理设计影响时钟频率（7）工艺硬性CPI和时钟频率。也就是说CPU性能公式与CPI和频率以及指令数三个要素，可以作为衡量机器的性能的指标。
lmbench是我们正在使用的测试工具，此测试工具是有以色列海法实验室开发的一套强大的微测试程序集，可以测量许多性能的测试，它读取缓存文件、拷贝内存、读内存、写内存、管道、TCP、上下文切换网络：连接的建立，管道，TCP，UDP 和RPC hot potato文件系统的建立和删除、进程创建、信号处理、上层的系统调用、内存读入反应时间等等
SPEC是标准性能评估公司（Standard Performance Evaluation Corporation）的简称。SPEC是由计算机厂商、系统集成商、大学、研究机构、咨询等多家公司组成的非营利性组织，这个组织的目标是建立、维护一套用于评估计算机系统的标准。官方网站为/cpu/，功能主要有CINT包括C编译程序、量子计算机仿真、下象棋程序等，CFP包括有限元模型结构化网格法、分子动力学质点法、流体动力学稀疏线性代数法等。为了简化测试结果，SPEC决定使用单一的数字来归纳所有12种整数基准程序。具体方法是将被测计算机的执行时间标准化，即将被测计算机的执行时间除一个参考处理器的执行时间，结果称为SPECratio。SPECratio值越大，表示性能越快（因为SPECratio是执行时间的倒数）。CINT或CFP的综合测试结果是取SPECratio的几何平均值。SPEC CPU的SPECint和SPECfp分值主要反映桌面计算机系统的性能，而对于服务器，一个重要的衡量标准是吞吐率。SPEC CPU的Rate,使用SPEC CPU程序创建一个吞吐率的程序，在多个CPU执行SPECCPU的多份拷贝，并把CPU的时间转换为SPECrate.SPECint测试中执行多个实例，然后测试系统同时执行多个计算密集型整数操作的能力，可以很好地反映基于整数型应用的多处理器系统的性能，如数据库、电子邮件、web服务器等。SPECfp测试中同时执行多个实例，测量系统执行计算密集型浮点操作能力，比如CAD、CAM等科学计算等方面的应用。
并行测试系统，如多核多线程或多处理器等，它和单计算机系统不同的是，其存在并行性的瓶颈，多阔多线程共享竞争等，对于并行系统的基准测试，主要有SPLASH-2、PARSEC和Linkpack.
4.性能分析方法：
性能分析和评估技术分为两类，（1）性能建模（2）性能测量。性能建模又分为基于分析和统计的建模和基于模拟的建模
性能测量的方法有硬件性能计数器、OProfile性能分析工具、Perf性能分析工具等。
参考计算机体系结构基础第2版 胡伟武著
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