系统性能设计—性能指标

  • 字长和数据通路宽度
  • 主存容量和存取速度
  • 运算速度

  • 主频与CPU时钟周期
  • CPI与IPC
  • MIPS:MIPS=指令条数/(执行时间×106)=主频/CPI=主频×IPC
  • MFLOPS:MFLOPS=浮点操作次数/(执行时间×106)

  • 吞吐量与吞吐率
  • 响应时间(RT)
  • 与完成时间(TAT)
  • 兼容性

系统性能设计—阿姆达尔(Amdahl)解决方案


对系统中某组件采用某种更快的执行方式,所获得的系统性能的改变程度,取决 于该组件被使用的频率,或所占总执行时间的比例。加速比计算公式如下:
软考分类精讲-系统配置与性能评价_系统配置与性能评价
其中Tρ表示不使用改进组件时完成整个任务的时间,Ti表示使用改进组件时完成整 个任务的时间。加速比主要取决于两个因素: (1)在原有的系统上,能被改进的部分在总执行时间中所占的比例。这个值称为改 进比例,记为Fe,它总是小于1。 (2)通过改进的执行方式所取得的性能提高,即如果整个系统使用了改进的执行方 式,那么,系统的执行速度会有多少提高,这个值等于在原来的条件下系统的执行 时间与改进组件后系统的执行时间之比,记为Se,它总大于1。


性能评价方法

  • 时钟频率法:以时钟频率高低衡量速度。
  • 指令执行速度法:表示机器运算速度的单位是MIPS
  • 等效指令速度法(Gibson mix,吉普森混合法):通过各类指令在程序中所占的比例 (Wi)进行计算得到的。
  • 数据处理速率法(PDR):PDR值的方法来衡量机器性能,PDR值越大,机器性能越好。 PDR=L/R
  • 综合理论性能法(CTP):CTP用MTOPS(Million Theoretical Operations Per Second,每秒百万次理论运算)表示。CTP的估算方法是,首先算出处理部件每个计算单元的有 效计算率,再按不同字长加以调整,得出该计算单元的理论性能,所有组成该处理部 件的计算单元的理论性能之和即为CTP。
  • 基准程序法:把应用程序中用得最多、最频繁的那部分核心程序作为评估计算机系统 性能的标准程序,称为基准测试程序(benchmark)。基准程序法是目前一致承认的 测试系统性能的较好方法

性能评价方法—基准程序法

  • Dhrystone基准程序:它是一个综合性的整数基准测试程序,是为了测试编译器和CPU处理整数指令和控制功能的 有效性,人为地选择一些典型指令综合起来形成的测试程序。
  • Linpack基准程序:它是国际上最流行的用于测试高性能计算机系统浮点性能的测试。
  • Whetstone基准程序:它是用Foertran语言编写的综合性测试程序,主要由执行浮点运算、功能调用、数组变址、 条件转移和超越函数的程序组成。
  • SPEC基准程序一种是测试计算机完成单项任务有多快,称为速度测试;另一种是测试计算机在一定时间内能完成 多少项任务,称为吞吐率测试。
  • TPC基准程序:TPC(Transaction Processing Council,事务处理委员会)基准程序用以评测计算机在事务处理、数据 库处理、企业管理与决策支持系统等方面的性能。该基准程序的评测结果用每秒完成的事务处理数TPC来表示。
  • TPC-A基准程序规范用于评价在OLTP环境下的数据库和硬件的性能;
  • TPC-B测试的是不包括网络的纯事务处理量,用于模拟企业计算环境;
  • TPC-C测试的是联机订货系统;
  • TPC-D、TPC-H和TPC-R测试的都是决策支持系统,其中TPC-R允许有附加的优化选项;
  • TPC-E测试的是大型企业信息服务系统。
  • TPC-W是基于Web应用的基准程序,用来测试一些通过Internet进行市场服务和销售的商业行为,所以TPC-W可以 看作是一个服务器的测试标准