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系统性能评价

系统性能评价

1.整体框架

 2.性能评价指标

主频

主频又称为时钟频率,在很大程度上决定了计算机的运算速度。CPU的工作节拍是由主时钟来控制的,主时钟不断产生固定频率的时钟脉冲,这个主时钟的频率就是CPU的主频。

CPU时钟周期

时钟周期是计算机中最基本的单位基准时间,是一个时钟脉冲所需要的时间,也叫震荡周期,其实就是主频的倒数。

机器周期

机器周期也叫CPU周期,在计算机中为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干阶段,如取指令、分析指令、执行指令等。每个阶段完成一个基本操作,一个基本操作所需的时间就是一个机器周期。一个机器周期由若干时钟周期组成。一个指令周期又包含若干机器周期。

例如,2个时钟周期组成1个机器周期,平均3个机器周期可完成1条指令,则执行一条指令需要2 * 3 = 6个时钟周期。

主频

主频又称为时钟频率,在很大程度上决定了计算机的运算速度。CPU的工作节拍是由主时钟来控制的,主时钟不断产生固定频率的时钟脉冲,这个主时钟的频率就是CPU的主频。

CPU时钟周期

时钟周期是计算机中最基本的单位基准时间,是一个时钟脉冲所需要的时间,也叫震荡周期,其实就是主频的倒数。

机器周期

机器周期也叫CPU周期,在计算机中为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干阶段,如取指令、分析指令、执行指令等。每个阶段完成一个基本操作,一个基本操作所需的时间就是一个机器周期。一个机器周期由若干时钟周期组成。一个指令周期又包含若干机器周期。

例如,2个时钟周期组成1个机器周期,平均3个机器周期可完成1条指令,则执行一条指令需要2 * 3 = 6个时钟周期。

CPI是每条指令执行所用的时钟周期数,所以CPI = 6

则MIPS = 主频 / CPI = 1.8 G / 6 = 1800 M / 6 = 300.

3.系统性能调整

阿姆达尔解决方案(了解)

阿姆达尔定律(Amdahl)是这样的:对系统中某组件采用某种更快的执行方式,所获得的系统性能的改变程度,取决于该组件被使用的频率,或所占执行时间的比例。

阿姆达尔定律定义了采用特定组件所取得的加速比。假设使用某种改进了的组件,系统的性能就会得到提高,则加速比的计算公式如下:

R = Tp / Ti

其中,Tp表示不使用改进组件时完成整个任务的时间,Ti表示使用改进组件时完成整个任务的时间。

阿姆达尔(Amdahl)定律量化定义了通过改进系统中某个组件的性能,使系统整体性能提高的程度。假设某一功能的处理时间为整个系统运行时间的60%,若使该功能的处理速度提高至原来的5倍,则根据阿姆达尔定律,整个系统的处理速度可提高至原来的()倍。

A. 1.333  B. 1.923  C. 1.5  D. 1.829

解析:

该功能的处理时间是系统运行时间的60%,则40%是其他功能的。

使该功能的处理速度提高至原来的5倍,也就是60%的5分之1,是12%。

整个系统原来的处理速度是 100%,也就是1,现在的处理速度是 40% + 12%

则提高的倍数 = 1 / 0.52 约等于 1.923

数据库应用系统

对于数据库应用系统,造成性能不好的原因可能有数据库连接方式、系统应用架构、数据库设计、数据库管理、网络通信等,基于这些原因,可以采取修改应用模式、建立历史数据库、利用索引技术和分区技术等优化措施,需要调整的参数主要包括CPU和主存使用状况、数据库设计、进程或线程状态、硬盘剩余空间、日志文件大小等;

Web应用系统

对于Web应用系统,性能瓶颈可能有客户端程序、网关接口、数据库互连等,可以采取的优化措施主要有改善应用程序的性能和数据库连接、进行流量管理与负载均衡、使用Web交换机和Web缓存等,需要调整的参数主要包括系统的可用性、响应时间、并发用户数,以及特定应用占用的系统资源等。

4.性能评估方法

评价程序

用户采用评价程序来评价系统的性能,评测准确度最高的评价程序是真实程序

把应用程序中用得最多、最频繁的那部分核心程序作为评估计算机系统性能的标准程序,称为基准测试程序(benchmark)。基准程序法是目前一致承认的测试系统性能的较好方法。基准测试程序主要有核心程序、小型基准程序、合成基准程序等。

核心程序是从真实程序中抽取的具有代表性的最耗时的程序段汇集而成的,它们的代码很短,但是非常关键。

小型基准程序代码一般在100行以内。用户可以随时缩写一些这样的程序来测试系统的各种功能,并产生用户已预知的输出结果。

合成基准程序是人为合成的测试程序。首先要对大量应用程序中的操作进行统计,得到各种操作所占的比例,再按这个比例认为地写出测试程序。

真实程序、核心程序、小型基准程序和合成基准程序,其评测准备程度依次递减。