cpu性能(cpu性能指标有哪些)深度揭秘

2023-09-16Aix XinLe

SkyEye在处理器模型的支持方面做得尤为出色，这些处理器的性能是如何评估的呢？

作为计算机的运算核心和控制核心，CPU（Central Processing Unit）由运算器、控制器、寄存器和实现其之间联系的数据、控制及状态的总线构成，决定着计算机运算性能强弱作为信息技术产业的核心基础元器件，CPU的运作可分为四个阶段：提取（Fetch）、译码（Decode）、执行（Execute）和回写（Writeback）。

用一句话来概括CPU的运作原理：CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，将指令放入寄存器，并对指令译码、执行指令在嵌入式系统行业，用于评价CPU性能指标的标准主要有：MIPS（Million Instructions Per Second）。

：即每秒能够执行的百万级机器语言指令数，用于计算系统的秒级处理能力，是衡量CPU速度的一个指标DMIPS（Dhrystone MIPS）：指CPU运行整数运算（Dhrystone）时所表现的相对性能，只适用于评估标量机（对应：向量机）。

FLOPS（Floating-point Operations Per Second）：表示CPU每秒执行的浮点运算次数，主要用于衡量计算机的浮点运算能力CoreMark：以每秒迭代次数作为性能评价MIPS标准

1970年代，小型电脑的性能是通过与VAX MIPS相比较来评估的，指比较与VAX 11/780（市场公认的1 MIPS机器）运行同一工作的运行时间。

▲ 已经46岁的VAX 11/780MIPS无法在不同的处理器架构下进行比较由于不是每一条机械指令都能在单周期计算完成，所以计算MIPS的时候会引入一个CPI（Clock cycle per intruction，每条指令的平均时钟周期数）值。

公式如下：MIPS=指令数/（执行时间*1000000）MIPS=主频/（CPI*1000000）DMIPS标准在一定意义上，DMIPS也是以VAX 11/780处理器作为标称值的这里要先引入当今最有代表性的通用跑分处理程序之一，Dhrystone。

Dhrystone是由Reinhold P. Weicker在1984年提出来的一个基准测试程序，其主要目的是测试处理器整数运算和逻辑运算的性能由于VAX 11/780处理器每秒能够循环Dhrystone程序1757次，因此其他处理器每秒钟执行Dhrystone程序的循环次数除以1757即为其 DMIPS值。

在此基础上，除去工艺、功耗等可能的影响因素，将处理器的DMIPS值除以其频率，便可得到更能直观体现处理器微架构设计本身性能的DMIPS/MHzMIPS和DMIPS的区别：MIPS反映的能力——每秒钟能够执行的指令集数量，这个能力由CPU的架构、内存的访问速度等硬件特性决定；。

DMIPS反映的能力——每秒钟能够实现的工作数量。*按字面意思进行理解，MIPS与DMIPS之间似乎存在转换公式，但经查证，两者完全是从不同角度来评估CPU性能的，并无直接转换关系。

*“Dhrystone”名字的由来是相对更早出现的另一个测试CPU浮点计算性能的工具“Wetstone”“Wetstone”本意为“湿石头”，Dhrystone则是干石头，用于测试CPU的整数计算性能FLOPS标准

FLOPS常被用来估算电脑的执行效能，尤其是在使用到大量浮点运算的科学计算领域中“浮点运算”由于涵盖所有涉及小数的运算，相较于整数运算会更花时间当前大部分的处理器中都会配备专用于处理浮点运算的“浮点运算器”（Float Point Unit，FPU），因此FLOPS标准所测量的实际上是FPU执行速度。

CoreMark标准CoreMark可以理解为与Dhrystone类似的综合处理器跑分程序，由非营利组织嵌入式微处理器基准评测协会EEMBC的Shay Gla-On于2009年提出，其主要目标是测试处理器核心性能。

*EEMBC：Embedded Micro-processor Benchmark ConsortiumCoreMark程序使用C语言写成，包含如下的运算法则：列举（寻找并排序）、数学矩阵操作（普通矩阵运算）、状态机（用来确定输入流中是否包含有效数字）和CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）。

CoreMark具有特定的运行和报告规则，从而可以避免由于所使用的编译库不同而导致的测试结果难以比较因此CoreMark标准被认为比Dhrystone标准更有实际价值CoreMark标准以在某配置参数组合下，单位时间内CoreMark程序的运行次数作为度量标准，其指标单位为CoreMark/MHz。

CoreMark数字越高，意味着性能更高