用于嵌入式計算機性能評測技術(shù)及其方法研究

　　(4)執(zhí)行的指令數(shù)(Instructions Executed)

　　執(zhí)行的指令數(shù)是應用程序在一個時鐘周期或者機器周期中，嵌入式處理器可以執(zhí)行的指令個數(shù)。目前的嵌入式微處理器，可以使用基于RISC核的處理器，也可以是用于數(shù)字信號處理的DSP處理器，也可能是多種異構(gòu)處理器組成的處理單元(PROCESS Element)。RISC結(jié)構(gòu)的嵌入微處理器，大多數(shù)指令為單周期指令，在一個機器周期都可以處理完成。使用運行于嵌入式系統(tǒng)中的測試基準程序執(zhí)行的指令數(shù)，可以表征嵌入式系統(tǒng)中編譯器的速度優(yōu)化能力及微處理器完成指令運算的運行性能。

　　這些指標，可以是每指令平均時鐘周期CPI(Cycles Per Instruction)、每時鐘執(zhí)行的平均指令數(shù)IPC(Instructions Per Cycle)、每秒執(zhí)行的百萬指令數(shù)MIPS(Millions of Instructions Per Second)等。這3個性能指標的定義分別如下：

　　其中，Cycles是執(zhí)行應用程序經(jīng)歷的時鐘節(jié)拍數(shù)。3種性能指標都可以用于描述應用程序的執(zhí)行效率，反映編譯器的速度優(yōu)化性能及嵌入式計算機的處理器核心的指令處理能力。

　　(5)高速緩存未命中率(Cache Miss Rate)

　　其中Cache Miss為Cache未命中數(shù)，Cache Access為Cache總的訪問次數(shù)。緩存未命中率(Cache MissRate)表示在應用程序執(zhí)行過程中，訪問存儲器的性能，以及存儲器對處理器所需要使用到的指令、數(shù)據(jù)的高速支持能力，可以用來表征表示編譯器的數(shù)據(jù)分布、存儲器系統(tǒng)的組織和訪問優(yōu)化能力。

　　在以上5種性能指標中，前3種可用于描述整個嵌入式系統(tǒng)、微處理器、編譯器、運行庫的性能*測指標，后2種主要用于*測編譯器的優(yōu)化性能。除此以外，某些嵌入式應用還需要使用其他性能指標，如總線／網(wǎng)絡帶寬(MBps)和浮點運算速度(MFLOPS)等。

　　3嵌入式計算機設計中的常用測試方法

　　嵌入式計算機系統(tǒng)設計中常用到的測試方法，可以是基于靜態(tài)分析的解析方法，也可以是進行模擬仿真的方法，也可以是直接運行應用程序進行測量的方法。

　　3.1 解析法

　　采用分析技術(shù)，假定計算機系統(tǒng)參數(shù)與性能指標參數(shù)之間存在某種關系，按工作負載的驅(qū)動條件列出方程，用數(shù)學方法求解直接得出系統(tǒng)的性能。解析法采用的公式還是很完善，需要假設系統(tǒng)處于一系列理想狀態(tài)，一般用在系統(tǒng)的設計階段，結(jié)論的正確性需要經(jīng)過測量方法的驗證。使用解析法，進行系統(tǒng)的性能* 價，需要完備的性能*價模型。這方面，由于設計的層次(板級設計、芯片級設計、系統(tǒng)級SoC設計等)不同，需要建立的*測模型也各不相同。往往會有面積的 *測模型、功耗的*測模型等。

　　3.2模擬法

　　按照被*價的系統(tǒng)的運行特性建立一個系統(tǒng)模型，按照系統(tǒng)可能有的工作負載特性，建立工作負載模型并編制出模擬程序，在被*價系統(tǒng)上運行模擬程序，并通過在其他的系統(tǒng)上運行這一模擬程序，通過程序在不同系統(tǒng)運行獲得的性能參數(shù)對比，就可以得出設計的優(yōu)劣。模擬法也用于系統(tǒng)的設計階段。軟件模擬的方法，往往會帶來的誤差，建立的工作負載模型不可能對結(jié)果具有相接的影響，使得這一方法得到的結(jié)果往往不能如實地反應系統(tǒng)設計的真實性能。

　　3.3 測量方法

　　測量技術(shù)是對投入運行的現(xiàn)有嵌入系統(tǒng)進行直接測量，因此它的結(jié)論是真實、精確和可信的。分析、模擬技術(shù)是基于對以前的測量結(jié)果積累歸納得來的，所以說測量是最基本的*價技術(shù)。測量方法需要相應的系統(tǒng)測試環(huán)境與工具，這樣的測試組成，可能是專門的測試硬件設備、軟件及相應的計算機檢測系統(tǒng)。

　　測量方法要求得出精確的數(shù)值，就需要從概念上和具體的結(jié)構(gòu)上對待測系統(tǒng)進行大量的分析，設計專門的測量工具，根據(jù)需要考慮的因素和環(huán)境，進行多次的反復測量并統(tǒng)計分析測量的結(jié)果，因此這一方法也是比較耗時的。