系統性能評價

系統性能評價

在20世紀60年代中期,出現了多任務、多用戶的計算機系統,隨著大家對這種系統的套用,人們發現這些系統表現出來的實際性能並沒有預計的好,從而引發了對計算機系統性能評價的研究。計算機系統性能評價就是採用測量、模擬、分析等方法和工具,研究計算機系統的生產率、利用率、回響特性等系統性能。這裡,性能代表系統的使用價值。

性能評價技術就是將看不見摸不著的性能轉換為人們能夠數量化和可以進行度量和評比的客觀指標,以及從系統本身或從系統模型獲取有關性能信息的方法。前者即測量技術,後者包括模擬技術和分析技術。

性能評價通常是與成本分析結合在一起,以獲得各種系統性能和性能價格比的定量值,然後可以指導新型計算機系統(如分布計算機系統)的設計和改進,以及指導計算機套用系統的設計和改進,包括選擇計算機類型、型號和確定系統配置等。

基本介紹

  • 中文名:系統性能評價
  • 分類:模擬技術、分析技術
系統性能評價簡介,系統性能評價的意義,性能的分類,常用方法,時鐘頻率,指令執行速度,等效指令法,數據處理速率(PDR),核心程式法,

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

無論生產商還是用戶,都需要某種方法來衡量計算機系統性能,但由於系統很複雜,體系結構和實現的策略多樣,因此很難採用統一的標準去評測所有的計算機。

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

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。

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