第12章　计算机系统评价和性能分析

计算机系统评价和性能分析就是采用测量、模拟、分析等方法和工具，获得计算机系统运行预定任务时的性能特性，找出已有系统的性能瓶颈，然后进行改进和提高。性能分析还可以对未来设计的系统进行性能预测。本章主要介绍计算机系统评价和性能分析方法。首先，介绍计算机的性能指标。性能的最本质定义是“完成一个任务所需要的时间”，完成一个任务所需要的时间可以由完成该任务需要的指令数、完成每条指令需要的拍数以及每拍需要的时间三个量相乘得到。然后，介绍测试程序集。由于应用的多样性，不同的计算机对不同的应用有不同的适应性，很难建立一个统一的标准来比较不同计算机的性能。因此人们通过一系列基准程序集来评价计算机性能，包括SPEC CPU、SPECweb、SPECjbb、STREAM、LMbench、Linpack、SPLASH、EEMBC等。接下来，介绍计算机性能分析方法。性能分析可以分为性能建模和性能测量两类。性能建模主要用于设计的早期还没有实际系统阶段，又可以细分为基于模拟的建模和基于分析的建模。在原型系统出来之后，实际机器的测量提供了一个附加的反馈，可以帮助验证设计阶段的分析模型。最后，对一些具体计算机系统进行性能比较和分析。通过测试Intel、AMD、龙芯等CPU的性能以及分析其微结构的特点，帮助读者理解本章介绍的部分方法和工具的应用。