系统性能评估

第7章

1.工程工作站：具有实现工程计算、程序编制和调试、作图、通信、资源共享的计算机环

境。

2.早期CAD环境:“大型机(超级小型机)+多路终端

3.工作站从应用对象、范围和功能需求上都不同于普通PC机

4.工作站与PC在配置上的一般区别：1. 图形处理能力:专业图形卡2. 可靠性: 采用多种

可靠性措施3. 性能: 采用高性能器件4. 扩展能力: 内存、多处理器等5. 软件配置: 操作系统、高性能图形处理软件等。

5.系统性能评价技术：从技术上, 主要有分析、模拟、测量三种技术

6.常采用的分析技术有：常采用排队论、随机过程、均值分析等方法进行近似求解,比如

流水线性能、多处理器系统性能分析、软件可靠性静态评估等。

7.分析技术的特点：特点是理论严密, 对基础理论的掌握要求较高。优点是节约人力/物

力, 可应用于设计中的系统。

8.模拟技术的特点：既可以应用于设计中或实际应用中的系统, 也可以与分析技术相结

合, 构成一个混合系统。

9.测量技术的特点：

10.模拟技术是基于试验数据的系统建模, 主要有: (1) 按系统的运行特性建立系统模型;

(2) 按系统工作负载情况建立工作负载模型; (3) 编写模拟程序, 模拟被评价系统的运

行。

11.测量技术：该技术是对已投入使用的系统进行测量, 通常采用不同层次的基准测试程序

评估。不同层次指的是：核心程序、实际应用程序、合成测试程序

12.几乎所有基于模拟的评价方法都依赖于测试数据或实验值

13.总结：分为三种性能评价技术，分别是分析、模拟、测量，这三种技术分别对用不同成

熟度的系统。分析技术对应理论研究，特点是理论严密，基础知识掌握度高。模拟技术是对正在设计以及已经用于实际应用的系统进行建模，建模数据来源是实验数据。而测量技术的应用是对已经投入使用的系统进行测量。通常采用不同层次的基准测试程序，不同层次值的是：核心程序、实际应用程序、合成测试程序。

14.系统性能评价对象：内存、I?O、网络、操作系统、编译器的性能。

15.与程序执行的时间相关的两大因素:(1) 时钟频率(MHz)；(2) 执行程序使用的总时钟周期

数。

16.CPU时间= 总时钟周期数⨯时钟周期= 总时钟周期数/ 时钟频率

17.IC(程序执行的指令数)和CPI(每条指令所需时钟数

18.CPU时间= CPI⨯IC ⨯时钟周期= CPI⨯IC /时钟频率

19.(1) 时钟频率: 反映计算机实现、工艺和组织技术;

20.(2) CPI: 反映计算机实现、指令集结构和组织;

21.(3) IC: 反映计算机指令集结构和编译技术。

22.系统性能评价标准：(1) 时钟频率(主频): 用于同类处理机之间(2) 指令执行速度法

(MIPS —定点运算) (3) 等效指令速度:吉普森(Gibson)法4)数据处理速率PDR(processing data rate)法(5) 基准程序测试法

23.MIPS指标的主要缺点是不能反映以下情况: ①不能反映不同指令对速度的影响②不能

反映指令使用频率差异的影响③不能反映程序量对程序执行速度的影响

24.吉普森(Gibson)法的主要缺点:(1) 同类指令在不同的应用中被使用的频率不同;(2) 程序

量和数据量对Cache 影响; (3) 流水线结构中指令执行顺序对速度的影响;(4) 编译程序对系统性能的影响。

25.数据处理速率法的缺点：因为不同程序中各类指令的使用频率不同, 所以固定比例方法

存在很大局限, 且数据长度与指令功能的强弱对速度影响很大, 也不能反映计算机中cache、流水线、交叉存储等结构的影响。

26.数据处理速率PDR法采用计算“数据处理速率”PDR值的方法来衡量机器性能。PDR

值越大, 机器性能越好, PDR与每条指令和每个操作数的平均位数以及每条指令的平均运算速度有关

27.基准程序测试法：把应用程序中出现最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标

准程序, 在不同的机器上运行, 测量其执行时间, 作为各类机器性能评价的依据, 称为基准程序Benchmark。

28.基准程序测试法反映机器持续性能, 主要指标有: ①算术平均值、调和平均值、几何平

均值、