計(jì)算機(jī)性能測(cè)試

匡春光，張魯峰，崔益民

（北京系統(tǒng)工程研究所信息系統(tǒng)安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100101）

計(jì)算機(jī)性能測(cè)試

匡春光，張魯峰，崔益民

（北京系統(tǒng)工程研究所信息系統(tǒng)安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100101）

為了較全面并盡量準(zhǔn)確地了解計(jì)算機(jī)的性能，對(duì)計(jì)算機(jī)可能具有的能力進(jìn)行了分析，并針對(duì)其中重要的能力選定了測(cè)試方法，主要包括CPU的計(jì)算能力、內(nèi)存訪問能力、硬盤訪問能力、光驅(qū)訪問能力等。利用分析結(jié)果和選定的測(cè)試方法對(duì)一些計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)試后較全面和較準(zhǔn)確地了解了這些計(jì)算機(jī)的性能，分析具有實(shí)用價(jià)值。

計(jì)算機(jī)性能；能力；測(cè)試；容量；速度

1 引 言

計(jì)算機(jī)的能力是由計(jì)算機(jī)的硬件和軟件共同決定的。計(jì)算機(jī)的主要硬件和軟件、硬件或軟件提供的能力及對(duì)其中重要的能力選定的測(cè)試項(xiàng)［1］如表1所示。

2 性能測(cè)試

計(jì)算機(jī)性能測(cè)試主要包括CPU性能測(cè)試、內(nèi)存性能測(cè)試［3］、硬盤性能測(cè)試［4］、光驅(qū)性能測(cè)試、U盤性能測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試［5］、顯示性能測(cè)試、操作系統(tǒng)性能測(cè)試。

下面分節(jié)具體介紹測(cè)試情況。

2.1 CPU

CPU性能主要通過Coremark和SPEC CPU2000測(cè)試。

2.1.1 Coremark

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

CoreMark是一種應(yīng)用廣泛的CPU性能測(cè)試工具，2009年已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并將替代與其類似的Dhrystone。其代碼中包括鏈處理、矩陣計(jì)算、狀態(tài)機(jī)計(jì)算和循環(huán)冗余檢錯(cuò)等算法。CoreMark的測(cè)試結(jié)果基本不受別的因素影響，是反映CPU性能比較好的指標(biāo)。CoreMark的測(cè)試結(jié)果具有較好的可比較性。首先，CoreMark能有效防止編譯優(yōu)化；其次，CoreMark的代碼中不涉及庫調(diào)用，可以防止使用不同的庫（實(shí)現(xiàn)不同）；最后，CoreMark的輸出結(jié)果是一個(gè)簡單的數(shù)字分值，該數(shù)字分值表示每秒執(zhí)行CoreMark測(cè)試集的次數(shù)。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)的Coremark值形如表2所示。

表1 計(jì)算機(jī)能力及測(cè)試項(xiàng)

表2 Coremark值（Coremark value）

2.1.2 SPEC CPU2000

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

SPEC組織的CPU基準(zhǔn)測(cè)試自1989年發(fā)布以來，如今已經(jīng)成為一項(xiàng)評(píng)估CPU性能的全球性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。SPEC CPU2000是2000年發(fā)布的一個(gè)SPEC CPU版本。SPEC CPU2000包括SPECint2000、SPECint_rate2000、SPECfp2000和SPECfp_rate2000，它們的測(cè)試結(jié)果分為基本性能（SPECint2000_base、SPECint_rate2000_base、SPECfp2000_base和SPECfp_ rate2000_base）和峰值性能（SPECint2000_peak、 SPECint_rate2000_peak、SPECfp2000_peak和SPECfp_ rate2000_peak）。基本性能是在接近真實(shí)應(yīng)用的環(huán)境中得到的性能，峰值性能是在最大優(yōu)化情況下得到的性能。前兩者用于測(cè)試整型計(jì)算能力，包括12個(gè)測(cè)試程序，后兩者用于測(cè)試浮點(diǎn)計(jì)算能力，包括14個(gè)測(cè)試程序。

SPECint2000和SPECfp2000比較適合于測(cè)試單CPU單核的性能，如果要測(cè)試多CPU或包含多核的單CPU性能，最好使用SPECint_rate2000和SPECfp _rate2000。SPEC CPU2000為每一個(gè)測(cè)試程序都定義了一個(gè)基準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)間，在被測(cè)系統(tǒng)上運(yùn)行某測(cè)試程序時(shí)，用該測(cè)試程序的基準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)間除以被測(cè)系統(tǒng)上的運(yùn)行時(shí)間，可以得到一個(gè)比值，用同樣的方法可以得到其它測(cè)試程序的比值，用所有整型測(cè)試程序的比值做幾何平均，得到整型計(jì)算能力的分值，用所有浮點(diǎn)測(cè)試程序的比值做幾何平均，得到浮點(diǎn)計(jì)算能力的分值。SPEC CPU2000的不足之處是它的測(cè)試結(jié)果受到了內(nèi)存和編譯器的影響。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)的Specint2000_base和Specfp2000_ base的測(cè)試結(jié)果形如表3所示。

表3 Specint2000_base和Specfp2000_base的測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)的SPECint_rate2000_base和SPECfp_rate2000_base的測(cè)試結(jié)果形如表4所示。

表4 SPECint_rate2000_base和SPECfp_rate2000_base的測(cè)試結(jié)果

2.2 內(nèi)存

內(nèi)存性能主要通過dmesg／free、stream和lmbench測(cè)試。

2.2.1 dmesg／free

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

dmesg是一條Linux命令，執(zhí)行dmesg命令可以查看系統(tǒng)中的Cache信息。

free也是一條Linux命令，執(zhí)行free命令可以查看系統(tǒng)中的主存信息。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量測(cè)試結(jié)果形如表5所示。

2.2.2 stream

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

stream是一種開源的用于測(cè)試計(jì)算機(jī)內(nèi)存帶寬的測(cè)試工具，現(xiàn)已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。stream通過運(yùn)行通用用戶程序測(cè)試真實(shí)的內(nèi)存帶寬，而不是很多廠商提供的理論峰值帶寬。stream的適用機(jī)型很廣，從臺(tái)式機(jī)到超級(jí)巨型機(jī)都可以。

表5 內(nèi)存容量測(cè)試結(jié)果

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的stream測(cè)試結(jié)果形如表6所示。其中Copy、Scale、Add、Triad對(duì)應(yīng)的操作分別為：

Copy：a（i）＝b（i）

Scale：a（i）＝q*b（i）

Add：a（i）＝b（i）＋c（i）

Triad：a（i）＝b（i）＋q*c（i）

表6 stream測(cè)試結(jié)果

2.2.3 lmbench

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

lmbench是一套簡單、移植性好、免費(fèi)的測(cè)試程序。lmbench主要用于測(cè)試延遲和帶寬，其中包括內(nèi)存存取延遲。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的lmbench關(guān)于內(nèi)存存取延遲的測(cè)試結(jié)果形如表7。

表7 lmbench關(guān)于內(nèi)存存取延遲的測(cè)試結(jié)果

2.3 硬盤

硬盤性能主要通過df和dd測(cè)試。

2.3.1 df

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

df是一條Linux命令，執(zhí)行df命令可以查看系統(tǒng)中的硬盤容量信息。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)的硬盤容量測(cè)試結(jié)果形如表8所示。

表8 硬盤容量測(cè)試結(jié)果

2.3.2 dd

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

dd是一條Linux命令，使用該命令可以拷貝文件，通過從硬盤拷貝文件和往硬盤拷貝文件可以測(cè)試硬盤的讀寫速度。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)硬盤讀寫速度的測(cè)試結(jié)果形如表9所示。

表9 硬盤讀寫速度測(cè)試結(jié)果

2.4 光驅(qū)

光驅(qū)性能主要通過dd測(cè)試。

2.4.1 dd

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

dd是一條Linux命令，使用該命令可以拷貝文件，通過從光驅(qū)拷貝文件可以測(cè)試從光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)的速度。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)從光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)速度的測(cè)試結(jié)果形如表10所示。

表10 從光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)速度的測(cè)試結(jié)果

2.5 U盤

U盤性能主要通過dd測(cè)試。

2.5.1 dd

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

dd是一條Linux命令，使用該命令可以拷貝文件，通過從U盤拷貝文件和往U盤拷貝文件可以測(cè)試U盤的讀寫速度。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)U盤讀寫速度的測(cè)試結(jié)果形如表11所示。

2.6 網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)性能主要通過iperf和lmbench測(cè)試。

2.6.1 iperf

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

iperf是一種常用的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試工具，可以測(cè)試網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的速度。iperf是跨平臺(tái)和開源的，因此iperf的應(yīng)用很廣泛。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的iperf測(cè)試結(jié)果如表12所示。

表11 U盤讀寫速度測(cè)試結(jié)果

表12 iperf測(cè)試結(jié)果

2.6.2 lmbench

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

lmbench是一套簡單、移植性好、免費(fèi)的測(cè)試程序。lmbench主要用于測(cè)試延遲和帶寬，其中包括網(wǎng)絡(luò)延遲。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)的本地網(wǎng)絡(luò)延遲測(cè)試結(jié)果形如表13所示。

表13 本地網(wǎng)絡(luò)延遲測(cè)試結(jié)果

2.7 顯示

顯示性能主要通過glxgears測(cè)試。

2.7.1 glxgears

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

運(yùn)行g(shù)lxgears可以測(cè)試系統(tǒng)的顯示性能。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的glxgears測(cè)試結(jié)果形如表14所示。

表14 glxgears測(cè)試結(jié)果

2.8 操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)性能主要通過unixbench測(cè)試。

2.8.1 unixbench

（1）測(cè)試程序的主要特點(diǎn)及用途

unixbench通過運(yùn)行多個(gè)測(cè)試程序從多個(gè)方面測(cè)試Unix系統(tǒng)的性能，其測(cè)試值是被測(cè)系統(tǒng)性能和基準(zhǔn)系統(tǒng)性能的相對(duì)值，但其測(cè)試值不僅受操作系統(tǒng)影響，還受硬件甚至編譯器的影響。unixbench包括12個(gè)測(cè)試程序。

（2）測(cè)試結(jié)果

被測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的unixbench測(cè)試結(jié)果形如表15所示。

表15 unixbench測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)束語

從計(jì)算機(jī)能力提供者的層次出發(fā)，分析了計(jì)算機(jī)可能具有的能力，并針對(duì)其中的重要能力選定了測(cè)試方法。，這樣既可以確保不遺漏對(duì)重要能力的測(cè)試，還可以明確測(cè)試方法的針對(duì)性，防止用大量的測(cè)試軟件測(cè)試同一類能力，可以使測(cè)試做到盡量不遺漏也不重復(fù)。利用選定的測(cè)試方法對(duì)一些計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)試后較全面和準(zhǔn)確地了解了這些計(jì)算機(jī)的性能，為選擇計(jì)算機(jī)提供了依據(jù)。

［1］欒京，季強(qiáng)，安郁虹.計(jì)算機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.軍事通信技術(shù)，2012，33（3）：76-78.

［2］張海洲，陳曉，蔣毅，等.固態(tài)硬盤性能測(cè)試方法［J］.中國個(gè)體防護(hù)裝備，2008，15（4）：42-45.

［3］余江洪，肖燕成，朱宗柏，等.基于Linpack的高性能計(jì)算機(jī)集群的并行性能測(cè)試［J］.船電技術(shù)，2009，29（5）：56-60.

［4］陳飛云，龍風(fēng).計(jì)算機(jī)硬盤I／O操作性能測(cè)試與分析［J］.化工自動(dòng)化及儀表，2010，37（2）：73-77.

［5］陳宇.基于以太網(wǎng)技術(shù)的分散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試與分析［J］.貴州電力技術(shù)，2009，12（12）：25-27.

Performance Test of Com puter

KUANG Chun-guang，ZHANG Lu-feng，CUIYi-min
（Science and Technology on Information System Security Laboratory of Beijing Institute of System Engineering，Beijing 100101，China）

In order to more comprehensively and accurately find out the performance of the computer，the possible abilities of computer are analyzed and some testmethods are selected for such important abilities as the computing ability of CPU，the accessing ability ofmemory，the accessing ability of hard disk，the accessing ability of optical disc drive，etc.The analysis result and the selected test methods are practical because they can be used to more comprehensively and accurately find out the performance of several computers.

Computer performance；Ability；Test；Capacity；Speed

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.03.019

TP302.7

：B

：1002-2279（2014）03-0066-04

匡春光（1971-），女，湖南人，碩士研究生，主研方向：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)安全。

2013-12-09