系統性能評價簡介
按照某個或某類計算機系統的用途,求出它的性能指標,並給出其優劣性的評論,研究計算機系統配置、系統負載和性能指標之間的相互關係,進一步最佳化計算機系統,或者推薦用戶選購更合適的計算機系統。
注意:評價的目標系統可能已經存在,也可能尚在設計最佳化之中。
系統性能評價的意義
性能的分類
一般來說,計算機系統性能有如下幾種:
1)處理能力:一般包含計算速度、吞吐率、回響時間/平均回響時間。其中計算速度有峰值速度、持續可用速度、定點或浮點運算速度,計算速度是用來評價計算機尤其是高性能計算機的主要考量,如我們選購計算機時關注的CPU的主頻,嚴格來說,CPU的主頻與CPU實際的運算能力並沒有直接關係,因為CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(快取、指令集,CPU的位數等等),雖然CPU的主頻不代表CPU的速度,但提高主頻對於提高CPU運算速度卻是至關重要的;吞吐率是單位時間內計算機系統完成的任務數,吞吐率越高,計算機系統的處理能力就越強;回響時間/平均回響時間是從計算機系統得到輸入到給出輸出結果之間的時間,一般用戶比較關心,不過一般回響時間還和使用的軟體有關。
2)可靠性:計算機系統正常工作的能力。它要求計算機系統首先是可靠的,或者一旦計算機系統發生故障,它應該具有容錯的能力,再或者系統出錯後能迅速恢復。通俗的將,即計算機系統最好不要出錯,或者少出錯,或者出錯後能夠及時恢復工作狀態。由於計算機系統由硬體和軟體組成,它們對整個系統的可靠性影響呈現完全不同的特性:硬體和一般人工產品的機件一樣,時間一長就要出毛病。軟體則相反,時間越長越可靠。因為潛藏的錯誤(Bug)陸續被發現並解決,它又沒有磨損、氧化、鬆動等問題。所以,計算機的可靠性是指分別研究硬體的可靠性和軟體的可靠性。
3)利用率:即在一段時間內被使用的時間(次數)占總時間(總使用次數)的百分比,有硬體利用率、軟體利用率、指令利用率等。提高計算機硬體性能利用率多半是對伺服器而言,比如很多不同目的的伺服器,大部分時間只使用了30%左右的硬體資源,剩餘的都是閒置的。目前一般採用VM等虛擬化技術提高計算機利用率。
4)易用性:計算機系統方便用戶使用的用戶感知度,這是用戶選購計算機系統時會考慮的重要指標,通常是對軟體系統來說的,比如Windows和Unix的區別,一般用戶肯定傾向於使用Windows系統,只有專業人士或者要求安全性高的用戶會使用Unix系統。
5)功耗及對環境的要求:對於特殊環境下使用的計算機系統尤其重要,如軍用、航天計算機、水下計算機等。計算機系統設計人員也需要考慮對環境的因素,如電壓是否穩定等。
常用方法
時鐘頻率
即
主頻(也就是常聽到CPU主頻2.81GHz等),通常主頻越高,速度越快。但只能夠在相同
體系結構的機器上進行比較。對於異構系統而言,很難保證其有效性。
指令執行速度
在早期,我們經常使用每次執行的加法指令(由於當時各種指令的速度大致相同或等比例)總數作為衡量其性能的重要指標,其單位為KIPS(每秒千條指令)、MIPS(每秒百萬條指令)。
等效指令法
隨著時間
指令系統的發展,使用單種指令的
MIPS值的局限性日益暴露,後來就出現了改進的吉普森混合指令速度法。它通過統計各類指令在程式中所占的比例,進行折算。
數據處理速率(PDR)
它採用固定的比例法萊計算數據處理的速度,而其還僅對CPU和主存的速度進行度量,因此有很大的局限性。
核心程式法
把應用程式中用的最頻繁的那部分核心程式作為評價計算機性能的標準程式,在不同機器上運行,測試其執行時間,作為各類幾千性能評價的依據。