第四章系统性能评价预案.docx

第 4 章：系统性能评价作者：希赛教育软考学院????来源：希赛网????2014年04月18日性能指标　　第4章 系统性能评价　　系统性能是一个系统提供给用户的众多性能指标的混合体。它既包括硬件性能，也包括软件性能。随着计算机技术的不断发展，有关性能的描述也越来越细化，根据不同的应用需要产生了各种各样的性能指标，如整数运算性能、浮点运算性能、响应时间、网络带宽、稳定性、I/O吞吐量、SPEC-Int、SPEC-Fp、TPC、Gibson mix等。有了这些性能指标之后，如何来衡量这些性能指标呢？这就涉及到了性能计算。同时用户对性能需求的多样性和广泛性也更进一步加快了计算机技术的发展，并由此出现了一个新的分支：性能设计。性能设计主要包含两方面的内容：一是作为未来计算机技术发展的参考和规划；另一个则是对现有系统进行性能上的调整以达到最优化。在系统性能指标的不断增多和完善过程中，许多公司和个人投身于系统性能的挖掘和实践中，并由此产生了一系列有效的系统性能评价体系。如前面提到SPEC,已经成为测试CPU的最权威的性能测试标准。　　本章将就系统性能的4个方面进行阐述：　　（1）性能指标：描述当前流行系统主要涉及到的性能指标；　　（2）性能计算：描述当前使用到的主要性能指标的计算方法；　　（3）性能设计：描述如何对现有系统进行性能上的调整优化，并介绍几个已经成熟的设计规则和解决方案；　　（4）性能评估：描述如何对当前取得的性能指标进行评价和改进。　　4.1 性能指标　　在计算机刚刚诞生时，所谓的系统仅仅指的是计算机本身，随着网络的出现和发展，诸如路由器、交换机设备，TCP/IP、SPX/IPX、以太网、光纤网络等网络技术如雨后春笋般涌现。系统的概念也不再局限于单台计算机，而成为一个集各种通信设备于一体的集成装置。因此，这里所提到的性能指标，既包括软件，也包括硬件。在硬件中，既包括计算机，也包括各种通信交换设备、以及其他网络硬件；在软件中，既包括操作系统和各种通信协议，也包括各种参与到通信中应用程序，如数据库系统、Web服务器等。因此，本节要提到的系统性能指标实际上就是这些软硬件的性能指标的集成。版权方授权希赛网发布，侵权必究上一节本书简介下一节第 4 章：系统性能评价作者：希赛教育软考学院????来源：希赛网????2014年04月18日计算机　　4.1.1 计算机　　对计算机评价的主要性能指标如下：　　　1．时钟频率（主频）　　主频是计算机的主要性能指标之一，在很大程度上决定了计算机的运算速度。CPU的工作节拍是由主时钟来控制的，主时钟不断产生固定频率的时钟脉冲，这个主时钟的频率即是CPU的主频。主频越高，意味着CPU的工作节拍就越快，运算速度也就越快。一般用在一秒钟内处理器所能发出的脉冲数量来表示主频。随着半导体工艺的不断提升，时钟频率的计量单位已由原来的MHz逐步推进到以GHz来进行标识。　　从2000年IBM发布第一款双核心模块处理器开始，多核心已经成为CPU发展的一个重要方向。原来单以时钟频率来计算性能指标已经不合适了，还得看单个CPU中的内核数。现在主流的服务器CPU大都为双核或四核，未来更可能发展到32核，96核甚至更多。　　　2．高速缓存　　高速缓存可以提高CPU的运行效率。目前一般采用两级高速缓存技术，有些使用三层。高速缓冲存储器均由静态RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。采用回写（WriteBack）结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通（Write-through）结构的高速缓存，仅对读操作有效。L2及L3高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好。　　　3．运算速度　　运算速度是计算机工作能力和生产效率的主要表征，它取决于给定时间内CPU所能处理的数据量和CPU的主频。其单位一般用MIPS（百万条指令/秒）和MFLOPS（百万次浮点运算/秒）。MIPS用于描述计算机的定点运算能力；MFLOPS则用来表示计算机的浮点运算能力。　　　4．运算精度　　即计算机处理信息时能直接处理的二进制数据的位数，位数越多，精度就越高。参与运算的数据的基本位数通常用基本字长来表示。PC（Personal Computer，个人计算机）机的字长，已由8088的准16位（运算用16位，I/O用8位）发展到现在的32位、64位。大中型计算机一般为32位和64位。巨型机一般为64位。在单片机中，目前主要使用的是8位和16位字长。　　　5．内存的存储容量　　内存用来存储数据和程序，直接与CPU进行信息交换。内存的容量越大，可存储的数据和程序就越多，从而减少与磁盘信息交换的次数，使运行效率得到提高。存储容量