嵌入式微處理器評測協(xié)會的各項基準(zhǔn)：從工作組到產(chǎn)品

　　嵌入式微處理器評測協(xié)會（EEMBC）1997年成立時，人們認(rèn)為這是一家非盈利性組織，其將滿足半導(dǎo)體生產(chǎn)商的需要，建立一種測評和推廣嵌入式處理器的可信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)途徑。Dhrystone MIPS（每秒百萬條指令）作為一個基準(zhǔn)工具的缺陷顯然已盡為人所知。Dhrystone不僅與現(xiàn)實應(yīng)用沒有多大關(guān)系，且沒有一個認(rèn)證機構(gòu)能夠驗證其分值是根據(jù)嚴(yán)格的成套標(biāo)準(zhǔn)獲得的。

　　從一開始，EEMBC就致力于脫離這套傳統(tǒng)做法。其各個基準(zhǔn)測試程序的設(shè)計均考慮到要代表實際電子環(huán)境——如汽車、辦公自動化、數(shù)字成像和電信系統(tǒng)等——的作業(yè)量。EEMBC建立了一個認(rèn)證實驗室，現(xiàn)名為EEMBC技術(shù)中心（ETC），并制定了一個規(guī)則，以期收到這樣一個效果：只有經(jīng)該實驗室驗證的獨立的基準(zhǔn)分值才能夠公布。事實上，ETC重新建立了整個基準(zhǔn)環(huán)境，以確保測試過程自始至終都是完全可重復(fù)的。認(rèn)證過程現(xiàn)在添加了一個新的步驟，即驗證完整的詳細(xì)測試報告（見圖1）。

　　這些基礎(chǔ)規(guī)則已經(jīng)成功地使EEMBC基準(zhǔn)發(fā)展成為一個全面細(xì)致的過程。它們還有助于EEMBC在行業(yè)內(nèi)建立起可信度和有用性。短短幾年內(nèi)，大部分主要的半導(dǎo)體生產(chǎn)商和編譯程序供應(yīng)商都成為EEMBC的會員。早些時候，處理器IP的提供商表示出興趣，因而EEMBC建立了一系列規(guī)則，規(guī)定了應(yīng)如何為在模擬環(huán)境下運行的處理器建立基準(zhǔn)。EEMBC規(guī)定，一個模擬的處理器環(huán)境必須精準(zhǔn)地反映具備周期準(zhǔn)確性的各項真實特征，包括指令潛伏期、流水線互鎖電路、分支潛伏期和前瞻錯誤以及緩存未命中數(shù)。為滿足這些要求，它還建立了一個不斷擴展的認(rèn)證基準(zhǔn)分值數(shù)據(jù)庫，目前已可以在EEMBC的網(wǎng)站上免費讀取該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。

　　這些經(jīng)過認(rèn)證的、已公布的分值是EEMBC各項活動中最為顯著的一部分內(nèi)容。EEMBC各成員已經(jīng)使用它們的分值作為一種市場營銷工具，無論是在其廣告中還是在其他通訊中。然而在這一現(xiàn)象的背后，在EEMBC會員公司內(nèi)部，基準(zhǔn)正越來越多地被用作新一代處理器的開發(fā)工具。編譯程序供應(yīng)商也已經(jīng)廣泛應(yīng)用這些基準(zhǔn)來完成各項任務(wù)，如在新的編譯程序發(fā)布過程中進行回歸測試等。此外，EEMBC會員能夠選擇私下里與其顧客共享基準(zhǔn)分值，而事實證明，他們經(jīng)常會這樣做。

　　出于上述所有原因，EEMBC作為一個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的影響已經(jīng)相當(dāng)深遠(yuǎn)，僅僅靠計算已發(fā)布其認(rèn)證分值的裝置的絕對數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)不能衡量其影響了。這一點在幾年前開始表現(xiàn)得尤其明顯，越來越多的系統(tǒng)開發(fā)商向本協(xié)會靠攏，希望獲得和使用其自己的基準(zhǔn)——迄今這還是僅向本協(xié)會會員提供的一項特權(quán)。這些系統(tǒng)開發(fā)商并不需要公布或披露處理器分值，他們的興趣在于獲得一種工具，使之能夠在其考慮選擇的用于開發(fā)某種最終產(chǎn)品的各種裝置之間，進行可靠的、一對一的、高水平的比較。

　　許多開發(fā)商需要一個性能分析工具，從而幫助它們測試自己的系統(tǒng)設(shè)計而無需將其應(yīng)用系統(tǒng)轉(zhuǎn)接到平臺上之類的復(fù)雜過程。這正是EEMBC基準(zhǔn)的用途之一。對于模擬器環(huán)境尤其有用。例如，EEMBC基準(zhǔn)當(dāng)前是在CoWare和VaST Systems等模擬器公司內(nèi)部獲得支持的。

　　CoWare公司正在使用EEMBC基準(zhǔn)幫助顧客復(fù)制其設(shè)計的性能問題。在許多情況下，顧客無法提供其應(yīng)用程序代碼，因此EEMBC基準(zhǔn)就可用于提供參考數(shù)據(jù)，以復(fù)制問題，或幫助識別某一設(shè)計內(nèi)的瓶頸。EEMBC基準(zhǔn)和CoWare公司的處理器設(shè)計工具一起被用于識別與瓶頸相關(guān)的問題，這些瓶頸可能存在于處理器架構(gòu)中，也可能存在于C-編譯器規(guī)格中。這一工具促成了使用新一代自動C編譯器來快速設(shè)計和開發(fā)自定義指令集處理器、指令集模擬器以及從一個單一架構(gòu)規(guī)格導(dǎo)出的RTL建模。在這一自動化的設(shè)計過程中，EEMBC的各項基準(zhǔn)不僅為現(xiàn)有設(shè)計提供了一個基準(zhǔn)，也能夠在開發(fā)過程中促發(fā)新的設(shè)計決策。自從這些基準(zhǔn)很容易輸出，各次模擬運行的結(jié)果也能夠快速比較以來，它們非常適合于一個ESL設(shè)計流量，從原型指令集模式一直到發(fā)展完全的、虛擬硬件平臺模式都是如此。

　　要選擇處理器或編譯程序的系統(tǒng)開發(fā)商必須以性能作為一項關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在它們已經(jīng)可以從好幾個方面使用EEMBC的資源了。在EEMBC網(wǎng)站上公開發(fā)布的基準(zhǔn)分值為它們獲取數(shù)據(jù)提供了最為快捷有效的途徑。這些分值根據(jù)應(yīng)用程序領(lǐng)域進行分組分類。盡管這些基準(zhǔn)中使用的編碼可能不能夠準(zhǔn)確匹配應(yīng)用軟件對象，但當(dāng)前的目標(biāo)只是要提供一個相對的評估。

　　如果EEMBC的網(wǎng)站沒有列出相關(guān)處理器的基準(zhǔn)分值，則EEMBC許可程序會賦予相關(guān)方讀取基準(zhǔn)編碼并將其傳輸?shù)饺魏纹脚_上的能力。EEMBC編碼包括好幾個模塊，其共同組成一個測試套件框架，使基準(zhǔn)傳輸相對更為容易。這一測試套件提供了一個控制和通訊機制（見圖2）。

　　圖2中提及的硬件對象既可以是一個特殊處理器的評估板，也可以是一個硬件平臺。測試其自己的硬件平臺的用戶可以選擇測試好幾個不同的編譯程序配置。EEMBC基準(zhǔn)還有助于設(shè)計師在硬件設(shè)計階段作出架構(gòu)決策。隨著EEMBC新的多分值基準(zhǔn)的發(fā)布，這一能力將變得更加有用，該多分值基準(zhǔn)將強化的功能包括緩沖相干性機制、總線帶寬、以及操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度，還包括處理器和內(nèi)存子系統(tǒng)。

　　EEMBC的許可程序是2005年10月推出的，主要是為了滿足各類原始設(shè)備制造商（OEMs）對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)的需要。不過事實上，這已經(jīng)不是本協(xié)會第一次體驗許可其基準(zhǔn)源代碼的過程了。自2001年后，這些基準(zhǔn)還可以提供給學(xué)術(shù)界用戶，后者只需要支付很少的費用即可。這一學(xué)術(shù)界許可程序的成功已經(jīng)推廣至全世界50多家大學(xué)。在學(xué)術(shù)界，這些基準(zhǔn)值可作為基礎(chǔ)，測試許多以處理器和編譯程序為導(dǎo)向的研究項目的性能。例如，德國亞琛工業(yè)大學(xué)硅片系統(tǒng)軟件系的雷恩納·盧珀斯教授正在使用EEMBC作為基準(zhǔn)，研究應(yīng)用軟件專用指令集處理器（ASIP）設(shè)計工具和指令集的自動自定義。

　　盡管該協(xié)會將繼續(xù)根據(jù)其1997年建立時的各項方針運營，商業(yè)許可程序已經(jīng)大大增加了EEMBC用戶的數(shù)目，現(xiàn)在，這些用戶不僅包括半導(dǎo)體公司，也包括各類電子系統(tǒng)生產(chǎn)商，從打印機到藍(lán)光光碟播放器，從汽車導(dǎo)航系統(tǒng)到動力車發(fā)動機控制部件。EEMBC的用戶數(shù)目將繼續(xù)增長，隨著其目前呼聲很高的多核賦能基準(zhǔn)的推出，這一增長將尤為顯著?；鶞?zhǔn)的用戶友好性已經(jīng)得到廣泛升級，EEMBC技術(shù)中心的使命已經(jīng)不僅僅是分值認(rèn)證和基準(zhǔn)制定，現(xiàn)在，又增加了為獲得許可的用戶提供支持。