接前一篇文章：软考 系统分析师系列知识点之系统性能评估（2）

所属章节：

第6章. 系统配置与性能评价

        第8节. 系统性能评估

6.8.2 经典评估方法

在计算机技术的发展过程中，性能评估的常用方法有：时钟频率法、指令执行速度法、等效指令速度法、数据处理速率法、综合理论性能法和基准程序法等。本节简单介绍前5种方法，基准程序法的知识将在6.8.3节中介绍。

1. 时钟频率法

2. 指令执行速度法

在计算机发展的初期，曾用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度。因为加法指令的运算速度大体上可反映出乘法、除法等其它算数运算的速度，而且逻辑运算、转移指令等简单指令的执行时间往往设计成与加法指令相同，因此，加法指令的运算速度有一定代表性。

表示机器运算速度的单位是MIPS。常用的有峰值MIPS、基准程序MIPS和以特定系统为基准的MIPS。MIPS依赖于指令集，所以用MIPS比较指令集不同的系统性能是很不准确的。在同一台机器上，MIPS因程序不同而变化，这种变化有时是很大的。用MIPS进行测试，得到的性能结果可能与事实相反。例如，因为浮点运算远慢于整数运算，所以很多计算机提供了可选的硬件浮点运算部件，但是软件实现浮点运算的MIPS高，而硬件实现浮点运算的时间少。这时，MIPS与计算机性能恰好相反。

MFLOPS用于衡量计算机的科学计算速度，常用的有峰值MFLOPS和以基准程序测得的MFLOPS。MFLOPS可用于比较和评价在同一系统上求解同一问题的不同算法的性能，还可用于在同一源程序、同一编译器、相同的优化措施、同样的运行环境下，测试不同系统的浮点运算速度。由于实际程序中各操作所占比例不同，因此测得的MFLOPS也不相同。MFLOPS值没有考虑运算部件与存储器、I/O系统等速度之间相互协调等因素，因此，只能说明在特定条件下的浮点运算速度，而不能体现计算机的整体性能。

3. 等效指令速度法

等效指令速度法也称为吉普森混合法（Gibson mix）或混合比例计算法，是通过各类指令在程序中所占的比例（Wi）进行计算得到的。若各类指令的执行时间为ti，则等效指令的执行时间为：

其中，n为指令类型数。

对某些程序来说，采用等效指令速度法可能严重偏离实际，尤其是对CISC系统，因为某些指令的执行时间是不固定的，数据的长度、Cache的命中率、流水线的效率等都会影响计算机的运算速度。

4. 数据处理速率法

因为在不同程序中，各类指令使用频率是不同的，所以，固定比例方法存在着很大的局限性，而且数据长度与指令功能的强弱对计算机的速度影响极大。同时，这种方法也不能反映现代计算机中Cache、流水线、交叉存储等结构的影响。具有这种结构的计算机的性能不仅与指令的执行频率有关，而且也与指令的执行顺序与地址的分布有关。

数据处理速率法（Processing Data Rate，PDR）采用计算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，其计算方法如下：

PDR = L/R

其中，L=0.85G+0.15H+0.4J+0.15K，R=0.85M+0.09N+0.06P。式中：

• G是每条定点指令的位数。
• H是每条浮点指令的位数。
• J是定点操作的位数。
• K是浮点操作数的位数。
• M是平均定点加法时间。
• N是平均浮点加法时间。
• P是平均浮点乘法时间。

此外，还作了一系列的规定。

PDR值主要对CPU和主存储器的速度进行度量，但不适合衡量机器的整体速度，不能全面反映计算机的性能，因为它没有涉及Cache、多功能部件等技术对性能的影响。PDR曾是美国及巴黎统筹委员会用来限制计算机出口的系统性能指标和估算方法，1991年9月停止使用，取而代之的是综合理论性能。

5. 综合理论性能法

综合理论性能（Composite Theoretical Performance，CTP）是美国政府为限制较高性能计算机出口所设置的运算部件综合性能估算方法。CTP用每秒百万次理论运算（Million Theoretical Operations Per Second，MTOPS）表示。CTP的估算方法是，首先算出处理部件每个计算单元（例如，定点加法单元、定点乘法单元、浮点加法单元、浮点乘法单元等）的有效计算率，再按不同字长加以调整，得出该计算单元的理论性能，所有组成该处理部件的计算单元的理论性能之和即为CTP。

至此，“6.8.2 经典评估方法”的全部内容就讲解完了。