一、CPU性能评估指标概述
1. MIPS(Million Instructions Per Second)
MIPS即每秒能够执行的百万级机器语言指令数,用于计算系统的秒级处理能力,它是衡量CPU速度的一个重要指标,但无法在不同的处理器架构下进行比较。
计算公式**:
\[ \text{MIPS} = \frac{\text{指令数}}{\text{执行时间}} \times 10^{-6} \]
或
\[ \text{MIPS} = \frac{\text{主频}}{CPI \times 10^6} \]
CPI为每条指令的平均时钟周期数。
2. DMIPS(Dhrystone MIPS)
DMIPS指CPU运行整数运算(Dhrystone)时所表现的相对性能,只适用于评估标量机(对应:向量机),它以VAX 11/780处理器作为标称值,其他处理器每秒钟执行Dhrystone程序的循环次数除以1757即为其DMIPS值。
计算公式**:
\[ \text{DMIPS} = \frac{\text{处理器每秒钟执行Dhrystone程序的循环次数}}{1757} \]
3. FLOPS(Floating-point Operations Per Second)
FLOPS表示CPU每秒执行的浮点运算次数,主要用于衡量计算机的浮点运算能力,当前大部分处理器中都会配备专用于处理浮点运算的“浮点运算器”(Float Point Unit,FPU),因此FLOPS标准所测量的实际上是FPU的执行速度。
计算公式**:
\[ \text{FLOPS} = \frac{\text{浮点运算次数}}{\text{执行时间}} \]
CoreMark
CoreMark与Dhrystone类似,是一种综合处理器跑分程序,使用C语言写成,包含列举(寻找并排序)、数学矩阵操作(普通矩阵运算)、状态机(用来确定输入流中是否包含有效数字)和CRC(循环冗余校验)等运算法则,CoreMark具有特定的运行和报告规则,从而可以避免由于所使用的编译库不同而导致的测试结果难以比较。
计算公式**:
\[ \text{CoreMark/MHz} = \frac{\text{单位时间内CoreMark程序的运行次数}}{\text{频率}} \]
二、SPEC CPU基准测试
SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation)是一个由计算机硬件厂商、软件公司、大学、研究机构、系统集成商、出版发型及咨询机构组成的非营利性组织,致力于创建、维护并引导一个计算机系统及业界公认的系统指标,SPEC CPU是SPEC组织推出的CPU子系统基准测试程序。
SPEC CPU 2006
SPEC CPU 2006包含SPECint(整数运算,包含12个测试项)和SPECfp(浮点数运算,包含17个测试项)两种基准测试,总共29个测试项,SPEC CPU根据测试项分别提供了不同的源代码(使用C和Fortran语言),测试模式可分为rate和speed两种,rate用于评估系统多并发处理性能,speed用于评估系统单任务处理性能。
主要测试项目**:
整型测试:包括C编译程序、量子计算机仿真、下象棋程序等。
浮点型测试:包括有限元模型结构化网格法、分子动力学质点法、流体动力学稀疏线性代数法等。
SPEC CPU 2017
SPEC CPU 2017包含SPECspeed® 2017 Integer、SPECspeed® 2017 Floating Point、SPECrate® 2017 Integer、SPECrate® 2017 Floating Point四种基准测试,总共43个测试项,SPEC speed两种测试分别用于比较计算机完成整数、浮点数测试的单个任务完成时间,SPEC rate两种测试分别用于比较计算机完成整数、浮点数测试的每单位时间吞吐量或工作量。
三、归纳
CPU性能评估标准主要包括MIPS、DMIPS、FLOPS和CoreMark等指标,每种指标都有其特定的应用场景和计算方法,SPEC CPU基准测试也是一种重要的评估工具,通过一系列实际应用程序来全面评估CPU的性能,在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的评估方法和工具,以确保评估结果的准确性和可靠性。
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