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1、嵌入式系统性能评估的基准程序方法江建慧!同济大学“上海# $ $ % % + 1 2 1 ? A B C D E F G H I E! J . 1 ? K L1 M + , 4 5 : “ 9 # $ $ % % %是以单个良好定义的任务或一组任务形式出现的“用来度量计算机系统或构件性能的一个测试!这些任务被称为工作负载$ % !经典的性能基准程序实际上只能评测反映系统处理能力方面的性能指标“而不能评测其它方面的性能指标“如可信性指标!性能评估的基准程序法的原理如图#所示!评估系统将精心选择的工作负载图#性能评估的基准程序法的原理加载到被评估目标系统上“并按用户规定方式运行!评估系统采集该基准
2、程序有意义的运行结果“其中有些结果不作任何处理就可作为目标系统的直接度量予以输出“如基准程序执行时间)处理机工作时间等?有些结果经过分析后作为目标系统间接度量输出“如平均响应时间)处理机利用率等!所用分析方法有参数估计)方差分析)回归分析等!在基准程序法中“必须明确规定所选用的基准程序及其特性)运行方式“规定评估指标体系!一般需要重复多次运行基准程序才能获得有意义的统计结果!可以用作性能基准程序的程序有如下,类A 真实的程序!如B编译器)文本处理软件C 2 D )电路模拟软件+ E F B *等!G 核心程序段!从真实程序中抽取出来的关键程序段“如H I J 2 65 3 2H 5 5 1 K
3、 ) H I 8 1 7 9 ;等!L 游戏基准程序!代码长度为M -到M - -行“用户在运行程序之前已知结果!如E N O O = 2 ) PN I 9 ; K 5 3 Q )C 5 N 9 I : I = I Q T %将是基准程序评估法的基础!它保证当另一方执行同一个基准程序时能够获得统计意义上等价的结果!所选的基准程序应当具有代表性“不同的应用领域具有不同的工作负载“从而可能需要不同的基准程序!为使基准程序具有可移植性“要求用合适的程序设计语言来编码“如可以采用像WX+ F B那样的标准高级程序设计语言!可移植的基准程序可以运行在多个不同的目标系统上“以便比较它们的性能!用高级程序设
4、计语言实现的基准程序的运行结果将反映整个系统$含硬件)操作系统)编译器%的总体性能!由于基准程序一般要求对目标系统作一定的修改“因此“如何把这种侵入降低到一个可以接受的程度是基准程序设计时需要考虑的一个重要因素“尤其是物理侵入!类似地“还必须尽量降低由基准程序所引起的对目标系统的非期望的干扰!基准程序应该具有一定的可扩展性“这样可以使它能够适用于不同规模的目标系统!此外“应该考虑基准程序的可观测性“希望所采用的插装机制能够探测到更多的系统状态!执行开销也是一个需要考虑的因素“必须在低执行开销与完整的)高精度的评估结果之间进行权衡!采用基准程序法来评估系统应该尽量与更多的潜在用户进行沟通“扩大它
5、的认同范围“包括评估指标的确定)评YZ,Y机械与电子 . - - . $ , %估方法的选择!评估结果有效范围的划定等“#性能基准程序的研究进展从系统角度看$一个嵌入式系统的主要构件是微处理机!操作系统和应用软件%包括开发工具?程序$统计出各类指令的出现频度$并把这些频度作为相应指令的权$求得了 A B C 2 D机器的指令的平均执行时间“工 作 负 载 有 合 成 工 作 负 载% 7 E 9 F G H F 5 IJ8 K L M 8 N O X程序中所用的各种基本功能进行分析统计后而设计出来的一个X 4 ;X程序“该程序包含了常用程序中的各种功能$如三角函数!子程序调用等$而且它们的出现
6、频率与统计值是一致的“QG H F S7 F 8 9 H一般用于表征处理机的浮点处理能力$代表了小型工程应用的实际情况“* G K E 7 F 8 9 H一般用于表征处理机的整数处理能力“= K 5 * 5 RH 9 7 5 8 9 N M度量基准程序用来表征实时性能$它采用了#个性能度量 Y , Z计算速度%单位 B , + 吞吐率%单位每秒百万 ;传输次数频宽!存储器读延迟!文本切换时间!连网%建立连接!管道! = Y , !Z* ,等+ “实时操作系统与通用操作系统的最大区别是它能够及时地响应外界事件的请求$并保证最高优先级的任务占用处理机$而且具有比较高的可信性“而嵌入式实时操作系统与
7、通用实时操作系统相比$具有结构紧凑%最多几十dA +的产品 H C 0 . 0 9 H = 4 / 50 0 ? 7 0 8 1 4 . 0 6 6 / 4 0 = I8 I .0 / 8 / . 0 ?8 1 5.6 . / ; 4 / 50 :*) U 4 :Z # P 8 0 . ? 1 ./ . 0 ?8 1 5. 1 . V# + E + # , F W Q X % Q ! Y! , )0N . = I 50 / 8 45. 0 9 7 / .9 : 9 8 . 5 / 4 N 7 9 8 . 9 9 & U( ) G % B / 4 = ) , F/ OG 8 . / )P : 56 ) 4 - 0 7 ? 8 _ 4 ? . / 0 83 4 56 7 8 1 M & 3 ( ) G H H H3 PB / . 9 9 # _ 4 7 ? 4 7 9 . # + + F # E E Y+ D )作者简介%江建慧W + J Q YX #男#浙江淳安人#同济大学教 授#博士#复旦大学博士后#研究方向为计算机系统性能评测$容错计算$集成电路逻辑设计与测试“jEQjk机械与电子l , K K , W Q X
