软考分类精讲-系统配置与性能评价

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：

在这里插入图片描述

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