基于龍芯2號處理器的SPEC 2000測試程序的分析與應

引言
自主研發(fā)高性能處理器芯片對于經濟和國家安全方面具有重要意義。龍芯系列處理器的成功研制填補了我國自主研發(fā)高性能通用處理器的空白，龍芯2號采用先進的結構設計技術，已躋身于世界一流處理器的行列。SPEC CPU 2000是SPEC(標準性能評測組織)開發(fā)的專門用于評價CPU(中央處理器)性能的一套基準程序，在CPU性能測試領域具有很大的權威性。
當前，在許多的實際應用中，需要對處理器的性能進行評估，以確定處理器是否可以達到應用的要求，這種評估的結果需要客觀和準確，這樣才具備可信性。當前針對主流的處理器如Intel的X86處理器的測試方法已經有很多，而且這些方法也普遍的經過驗證。針對國產龍芯處理器的測試方法還比較的缺乏，因此有必要尋找一種可以客觀評價國產處理器的測試方法。

1 龍芯2E結構分析
龍芯系列處理器是中國科學院計算技術研究所研制的高性能通用處理器。
龍芯2E處理器是一款實現(xiàn)64位MIPSⅢ指令集的通用RISC處理器，采用了4發(fā)射超標量超流水結構，實現(xiàn)了先進的轉移猜測、寄存器重命名、動態(tài)調度等亂序執(zhí)行技術，以及非阻塞的高速緩存和取數操作猜測執(zhí)行等動態(tài)存儲訪問機制。
龍芯2E的一級Cache由64 KB的指令Cache和64 KB的數據Cache組成，片上二級Cache大小為512 KB，均采用四路組相聯(lián)的結構。龍芯2E的基本流水線包括取指、預譯碼、譯碼、寄存器重命名、調度、發(fā)射、讀寄存器、執(zhí)行、提交等9級。龍芯2E先進的存儲系統(tǒng)設計可以有效地提高流水線的效率。

2 SPEC 2000測試程序概述
SPEC CPU 2000是SPEC(標準性能評測組織)開發(fā)的專門用于評價CPU(中央處理器)性能的一套基準程序，主要應用于桌面型和服務器型CPU的性能評價，其目的是比較不同類型CPU的整點運算和浮點運算性能。SPEC是由計算機業(yè)界幾十個芯片廠商、計算機系統(tǒng)廠商、研究團體等構成的非營利組織，其開發(fā)的SPEC CPU 2000在CPU的性能評價領域具有很高的權威性。

3 在龍芯2E上使用SPEC 2000進行測試
SPEC 2000由兩套基準程序組成，分別測試CPU的整型運算性能和浮點運算性能。目前龍芯平臺上運行的操作系統(tǒng)以開源Linux為主，因此SPEC 2000的運行需要GCC和Gfortran編譯器的支持。
3．1 SPEC的安裝
首先從軟件包中解壓tar-jxvf SPEC 2000．tar．bz2，進入SPEC 2000根目錄運行install．sh進行安裝，安裝完成后運行．／shrc啟動SPEC程序，最后敲入命令runspec-V，如能正確顯示SPEC工具版本信息，則說明安裝成功。
3．2 SPEC的運行
SPEC CPU 2000基準主要由基準程序源文件、腳本管理程序、配置文件以及測試結果文件組成。管理程序中最重要的是runspec腳本管理程序，通過它用戶可以編譯、運行和維護基準程序。典型的runspec用法是：
runspec-c default．cfg int其中：default．cfg為配置文件；int則表示運行所有的整型基準程序。
3．3 配置文件
配置文件中包含了許多信息，其中最為重要的是編譯基準程序的指令參數，例如編譯時所要用到的編譯器，編譯優(yōu)化選項等，設置如下：