2.基准测试程序

基准程序法（Benchmark）是目前一致承认的测试性能的较好方法，有多种多样的基准程 序，如主要测试整数性能的基准程序、测试浮点性能的基准程序等。

（1）整数测试程序。Dhrystone是一个综合性的基准测试程序，它是为了测试编译器及 CPU处理整数指令和控制功能的有效性，人为地选择一些“典型指令”综合起来形成的测试 程序。

Dhrystone程序测试的结果由每秒多少个Dhiystones来表示机器的性能，这个数值越大， 性能越好。VAX11/780的测试结果为每秒1757Dhrystones,为便于比较，人们假设1VAXMIPS =每秒1757Dhrystones,将被测机器的结果除以1757,就得到被测机器相对VAX11/780的MIPS 值。有些厂家在宣布机器性能时就用Dhrystone MIPS值作为各自机器的MIPS值。

不过不同的厂家在测试MIPS值时，使用的基准程序一般是不一样的，因此不同厂家机器 的MIPS值有时虽然是相同的，但其性能却可能差别很大，那是因为各厂家在设计计算机时针 对不同的应用领域，如科学和工程应用、商业管理应用、图形处理应用等，而采用了不同的体 系结构和实现方法。同一厂家的机器，采用相同的体系结构，用相同的基准程序测试，得到的 MIPS值越大，一般说明机器速度越快。

（2）浮点测试程序。在计算机科学和工程应用领域内，浮点计算工作量占很大比例，因此 机器的浮点性能对系统的应用有很大的影响。有些机器只标出单个浮点操作性能，如浮点加法、 浮点乘法时间，而大部分工作站则标出用Unpack和Whetstone基准程序测得的浮点性能。 Unpack主要测试向量性能和高速缓存性能。Whetstone是一个综合性测试程序，除测试浮点操 作外，还测试整数计算和功能调用等性能。

①理论峰值浮点速度。巨型机和小巨型机在说明书中经常给出“理论峰值速度”的 MFLOPS值，它不是机器实际执行程序时的速度，而是机器在理论上最大能完成的浮点处理速 度。它不仅与处理机时钟周期有关，而且还与一个处理机里能并行执行操作的流水线功能部件 数目和处理机的数目有关。多个CPU机器的峰值速度是单个CPU的峰值速度与CPU个数的 乘积。

②Unpack基准测试程序。Unpack基准程序是一个用FORTRAN语言写成的子程序软件 包，称为基本线性代数子程序包，此程序完成的主要操作是浮点加法和浮点乘法操作。测量计 算机系统的Unpack性能时，让机器运行Lhipack程序，测量运行时间，将结果用MFLOPS表示。

当解n阶线性代数方程组时，n越大，向量化程度越髙。其关系如表1-8所示。

向量化百分比指的是含向量成分的计算量占整个程序计算量的百分比。在同一台机器中， 向量化程度越高，机器的运算速度越快，因为不管《的大小，求解方程时花在非向量操作的时 间差不多是相等的。

③Whetstone基准测试程序。Whetstone是用FORTRAN语言编写的综合性测试程序，主要由执行浮点运算、整数算术运算、功能调用、数组变址、条件转移和超越函数的程序组成。 Whetstone的测试结果用Kwips表示，lKwips表示机器每秒钟能执行1000条Whetstone指令。

（1）SPEC 基准程序（SPEC Benchmark）。SPEC （ System Performance Evaluation Cooperation ） 是由几十家世界知名的计算机大厂商所支持的非盈利的合作组织，旨在开发共同认可的标准基 准程序。

SPEC基准程序是由SPEC开发的一组用于计算机性能综合评价的程序。以对VAJtll/780 机的测试结果作为基数，其他计算机的测试结果以相对于这个基数的比率来表示。SPEC基准 程序能较全面地反映机器性能，有很高的参考价值。

SPEC 1.0是1989年10月宣布的，是一套复杂的基准程序集，主要用于测量与工程和科学 应用有关的数字密集型的整数和浮点数方面的计算。源程序超过15万行，包含10个测试程序， 使用的数据量比较大，分别测试应用的各个方面。

SPEC基准程序测试结果一般以SPECmark （SPEC分数）、SPECint（SPEC整数）和SPECijD （SPEC浮点数）来表示。其中，SPEC分数是10个程序的几何平均值，SPEC整数是4个整数 程序的几何平均值，SPEC浮点数是6个浮点程序的几何平均值。

1992年，在原来SPECint89和SPECf^）89的基础上又增加了两个整数测试程序和8个浮点 数测试程序，因此SPECint92由6个程序组成，SPECfp92由14个程序组成。这20个基准程序 是基于不同的应用写成的，主要测32位CPU、主存储器、编译器和操作系统的性能。

已有大约30个计算机软件和硬件公司参加了这个组织，它们都承认这种测试，并同意作 为它们生产的机器或系统的测试标准。SPEC基准程序的测试结果获得了普遍的认可。

参加这个组织的主要成员有 IBM、AT&T、BULL、CDC、DG、DEC、Fujitusu、HP、Intel、 MIPS、Motorola、SGI、SUN 和 Unisys等。1995 年，这些厂商又共同推出 了 SPECint95 和 SPECfi>95 作为最新的测试标准程序。

TPC基准程序。TPC （Transaction Proces5ing Council,事务处理委员会）基准程序是 由TPC开发的评价计算机事务处理性能的测试程序，用以评测计算机在事务处理、数据库处理、 企业管理与决策支持系统等方面的性能。TPC已经推出了 4套基准程序：TTC-A、TPC-B、TPC-C 和TPC-D.其中A和B已经过时，不再使用。TPC-C是在线事务处理（On-line Transaction Processing, OLTP）的基准程序，TPC-D是决策支持的基准程序。TPC即将推出TPC-E,作为 大型企业信息服务的基准程序。该基准程序的评测结果用每秒完成的事务处理数TPC来表示。 TPC基准测试程序在商业界范围内建立了用于衡量机器性能以及性能价格比的标准。但是，任 何一种测试程序都有一定的适用范围，TPC也不例外。

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