用于嵌入式計算機性能評測技術及其方法研究

　　(4)執行的指令數(Instructions Executed)

　　執行的指令數是應用程序在一個時鐘周期或者機器周期中，嵌入式處理器可以執行的指令個數。目前的嵌入式微處理器，可以使用基于RISC核的處理器，也可以是用于數字信號處理的DSP處理器，也可能是多種異構處理器組成的處理單元(PROCESS Element)。RISC結構的嵌入微處理器，大多數指令為單周期指令，在一個機器周期都可以處理完成。使用運行于嵌入式系統中的測試基準程序執行的指令數，可以表征嵌入式系統中編譯器的速度優化能力及微處理器完成指令運算的運行性能。

　　這些指標，可以是每指令平均時鐘周期CPI(Cycles Per Instruction)、每時鐘執行的平均指令數IPC(Instructions Per Cycle)、每秒執行的百萬指令數MIPS(Millions of Instructions Per Second)等。這3個性能指標的定義分別如下：

　　其中，Cycles是執行應用程序經歷的時鐘節拍數。3種性能指標都可以用于描述應用程序的執行效率，反映編譯器的速度優化性能及嵌入式計算機的處理器核心的指令處理能力。

　　(5)高速緩存未命中率(Cache Miss Rate)

　　其中Cache Miss為Cache未命中數，Cache Access為Cache總的訪問次數。緩存未命中率(Cache MissRate)表示在應用程序執行過程中，訪問存儲器的性能，以及存儲器對處理器所需要使用到的指令、數據的高速支持能力，可以用來表征表示編譯器的數據分布、存儲器系統的組織和訪問優化能力。

　　在以上5種性能指標中，前3種可用于描述整個嵌入式系統、微處理器、編譯器、運行庫的性能*測指標，后2種主要用于*測編譯器的優化性能。除此以外，某些嵌入式應用還需要使用其他性能指標，如總線／網絡帶寬(MBps)和浮點運算速度(MFLOPS)等。

　　3嵌入式計算機設計中的常用測試方法

　　嵌入式計算機系統設計中常用到的測試方法，可以是基于靜態分析的解析方法，也可以是進行模擬仿真的方法，也可以是直接運行應用程序進行測量的方法。

　　3.1 解析法

　　采用分析技術，假定計算機系統參數與性能指標參數之間存在某種關系，按工作負載的驅動條件列出方程，用數學方法求解直接得出系統的性能。解析法采用的公式還是很完善，需要假設系統處于一系列理想狀態，一般用在系統的設計階段，結論的正確性需要經過測量方法的驗證。使用解析法，進行系統的性能* 價，需要完備的性能*價模型。這方面，由于設計的層次(板級設計、芯片級設計、系統級SoC設計等)不同，需要建立的*測模型也各不相同。往往會有面積的 *測模型、功耗的*測模型等。

　　3.2模擬法

　　按照被*價的系統的運行特性建立一個系統模型，按照系統可能有的工作負載特性，建立工作負載模型并編制出模擬程序，在被*價系統上運行模擬程序，并通過在其他的系統上運行這一模擬程序，通過程序在不同系統運行獲得的性能參數對比，就可以得出設計的優劣。模擬法也用于系統的設計階段。軟件模擬的方法，往往會帶來的誤差，建立的工作負載模型不可能對結果具有相接的影響，使得這一方法得到的結果往往不能如實地反應系統設計的真實性能。

　　3.3 測量方法

　　測量技術是對投入運行的現有嵌入系統進行直接測量，因此它的結論是真實、精確和可信的。分析、模擬技術是基于對以前的測量結果積累歸納得來的，所以說測量是最基本的*價技術。測量方法需要相應的系統測試環境與工具，這樣的測試組成，可能是專門的測試硬件設備、軟件及相應的計算機檢測系統。

　　測量方法要求得出精確的數值，就需要從概念上和具體的結構上對待測系統進行大量的分析，設計專門的測量工具，根據需要考慮的因素和環境，進行多次的反復測量并統計分析測量的結果，因此這一方法也是比較耗時的。