以下关于系统性能评估方法的描述，错误的是（61)。

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第61题

知识点：等效指令速度法基准程序法指令执行速度法综合理论性能法评估系统性能系统性能评估

关键词：系统性能章/节：系统配置与性能评价

A. 指令执行速度法常用每秒百万次指令运算（MIPS)评估系统性能

B. 基准程序法主要针对CPU (有时包括主存）的性能，但没有考虑I/O结构、操作系统、编译程序的效率等对系统性能的影响

C. 等效指令速度法评估系统性能时需要计算各类指令在程序中所占的比例

D. 综合理论性能法（CPT)采用每秒百万次理论运算（MTOPS)评估系统性能

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计算机系统性能评估中，（59）通常采用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度。（60）首先计算出处理部件每个计算单元的有效计算..


知识点讲解
· 等效指令速度法 · 基准程序法 · 指令执行速度法 · 综合理论性能法 · 评估 · 系统性能 · 系统性能评估

等效指令速度法

等效指令速度法也称为吉普森混合法（Gibsonmix）或混合比例计算法。等效指令速度法是通过各类指令在程序中所占的比例（W_i）进行计算得到的。若各类指令的执行时间为t_i，则等效指令的执行时间

，式中n为指令类型数。

采用等效指令速度法对某些程序来说可能严重偏离实际，尤其是对复杂的指令集，其中某些指令的执行时间是不固定的，数据的长度、cache（高速缓冲存储器）的命中率、流水线的效率等都会影响计算机的运算速度。

基准程序法

上述性能评价方法主要是针对CPU（有时包括内存），但没有考虑诸如I/O结构、操作系统、编译程序的效率等对系统性能的影响，因此难以准确评价计算机的实际工作能力。

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）Khrystone基准程序：Khrystone是一个综合性的整数基准测试程序，它为了测试编译器和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。Khrystone基准程序用100条C语言语句编写而成，这种基准程序当今已很少使用。

（2）Linpack基准程序：linpack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Linpack性能时，让机器运行Linpack程序，测量运行时间，将结果用MFLOPS表示。

（3）Whetstone基准程序：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、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，1 Kwips表示机器每秒钟能执行1000条Whetstone指令。这种基准程序当今已很少使用。

（4）SPEC（System Peformance Evaluation Cooperative，系统性能评估机构）基准程序：SPEC对计算机性能的测试有两种方法：一种是测试计算机完成单个任务有多快，称为速度测试；一种是测试计算机在一定时间内能完成多少个任务，称为吞吐率测试。SPEC的两种测试方法又分为基本的和非基本的两类。基本的是指在编译程序的过程中严格限制所用的优化选项；非基本的是可以使用不同的编译器和编译选项，以得到最好的性能，这就使得测试结果的可比性降低。SPEC CPU2000基准程序测试了CPU、存储器系统和编译器的性能。SPEC基准程序测试结果一般以SPECmark（SPEC分数）、SPECint（SPEC整数）和SPECfp（SPEC浮点数）来表示。其中，SPEC分数是10个程序的几何平均值。

（5）TPC（Transaction Processing Council，事务处理委员会）基准程序：TPC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。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-A基准程序规范用于评价在联机事务处理（OLTP）环境下的数据库和硬件的性能，不同系统之间用性能价格比进行比较；TPC-B测试的是不包括网络的纯事务处理量，用于模拟企业计算环境；TPC-C测试的是联机订货系统；TPC-D，TPC-H和TPC-R测试的都是决策支持系统；TPC-W是基于Web商业的测试标准，用来表示一些通过Internet进行市场服务和销售的商业行为，所以TPC-W可以看作是一个服务器的测试标准。

指令执行速度法

在计算机发展的初期，曾用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度，速度是计算机的主要性能指标之一。因为加法指令的运算速度大体上可反映出乘法、除法等其他算术运算的速度，而且逻辑运算、转移指令等简单指令的执行时间往往设计成与加法指令相同，因此加法指令的运算速度有一定代表性。

表示机器运算速度的单位是MIPS。常用的有峰值MIPS、基准程序MIPS和以特定系统为基准的MIPS。MFLOPS（Million Floating-point Operations Per Second，每秒百万浮点操作次数）衡量计算机的科学计算速度，常用的有峰值MFLOPS和以基准程序测得的MFLOPS。

MFLOPS可用于比较和评价在同一系统上求解同一问题的不同算法的性能，还可用于在同一源程序、同一编译器以及相同的优化措施、同样运行环境下以不同系统测试浮点运算速度。由于实际程序中各种操作所占比例不同，因此测得MFLOPS也不相同。MFLOPS值没有考虑运算部件与存储器、I/O系统等速度之间相互协调等因素，所以只能说明在特定条件下的浮点运算速度。

综合理论性能法

CTP是美国政府为限制较高性能计算机出口所设置的运算部件综合性能估算方法。CTP以每秒百万次理论运算MTOPS表示。CTP的估算方法首先算出处理部件每一计算单元（如定点加法单元，定点乘法单元，浮点加单元，浮点乘法单元）的有效计算率R，再按不同字长加以调整，得出该计算单元的理论性能TP，所有组成该处理部件的计算单元TP的总和即为综合理论性能CTP。

评估

评估测试不只针对物理设备，更重要的是要评估、比较各种网络技术。通常使用模拟测试配置和模拟负载进行子系统（如路由器）和网络技术（如ATM或FDDI等）的评估。评估测试不适用于全局网络，因为全局网络拓扑负载、网络设备太多，不好准确定位引起问题的原因和位置，不能进行有效的比较。多数评估测试在专用的子网测试环境中进行。

很多公司都有其固定合作的网络设备供应商，如路由器、集线器或交换机的供应商，通常很少再做设备比较测试，但网络技术的比较测试需要经常进行。企业经常面对选择哪种技术以及怎样比较不同技术的问题，所以技术评估是评估测试中很重要的一项。

在比较设备与技术时，除了使用专用于待测设备或技术的工程负载外，有经验的程序员也使用真实负载，使用真实负载可以了解待测设备或技术在特定环境下的运行性能。通过两种负载模式检测结果的比较，可以获知待测设备还有多少多余容量。

评估测试与设备或技术的功能／特征测试一样，用于比较待测设备或技术的性能、稳定性、特性、易用性配置和管理等方面的功能。

评估测试实质是衰减测试的基础，评估测试中对几种设备或技术进行比较；衰减测试中对同一设备的不同版本进行比较。测试中选择设备的标准也完全可作为验证升级版本工作正常与否的标准。尽可能多地集成在计划／设计阶段进行测试是非常好的方法，最初的产品评估测试可以被开发阶段的可接受性测试和升级阶段的衰减性测试所借鉴。

评估测试是最常进行的测试，在设备选型、技术选型，以及网络系统升级过程中都要进行或多或少的评估测试。

用于评估测试的负载模式和测试脚本要能有效覆盖被检测的设备和技术。常使用最好情形（工程负载）和真实负载模式进行测试，两种方式都提供了唯一的、重要的检测结果，测试人员要能够理解、解释测试结果间的不同。

工程检测结果是被测设备和技术在最理想的情形下测试得到的结果，因此不能在真实运行环境里显示它们的运行性能；真实检测结果能很好地显示待测设备或技术在运行网络环境中的性能，但无法预测设备的总容量。如果时间允许，两种测试都要做。通常测试人员只有时间进行一种测试，一般进行最好情形的测试。许多公开发行的测试报告都是基于最好情形（工程负载）下的测试结果。

所有的测试配置都是模拟的。用于设备比较的测试配置不一定要代表运行网络的典型配置，任何有效、公正的测试配置都能对被测产品进行很好的比较。然而，测试配置和负载越接近运行网络的配置和负载，测试的结果越能反映被测设备在运行网络中的运行情况。

在安装和配置测试网络时必须注意：要确保配置中所有测试组件都是最新版本，使测试尽可能地公正和统一，以取得最好的测试结果。在测试非正式版时一定要小心，因为发布日期经常有错误。测试配置中安装了非正式版后，它还可能会变，所以非正式版的测试结果和正式版的测试结果经常不一致，分析非正式版的设备经常会延误项目的进行。

进行评估测试时，除了被测设备，测试配置中的所有网络组件都要保持不变。这一点非常重要，只有这样才能保证被测设备可以进行公平比较。对于子网，这一点很容易做到（一个网络设备很容易被另一个设备所替代）。

网络技术评估要比较各种网络技术，因而测试配置中的几个网络组件都需要更换。重要的是不要改变源或目标配置。在配置中不仅通信线路需要更换，路由器也需要更换。传输负载和端点的配置要保持不变。

需要评估测试计划中的各个测试任务，逐步完成测试、数据收集和数据解释。在评估测试中，各测试进行的先后次序没有关系，因为它们不是线性关系，而是多次重复进行的。当在测试中发现了新的信息时，以前所做的测试可能要重新进行以确定它的测试结果，或要对以前的测试稍作改变以检验网络运行的其他方面。此外，在评估期间设备提供商经常发布新的版本或非正式的版本，所以各种基于这种设备的测试都要重新进行。

制定网络设备、技术比较或取舍标准时，不仅要参考评估测试所得的测试结果数据，还要综合考虑其他一些信息，如各设备的性能价格比，但由于没有运行网络的持续和峰值负载要求，所以缺少比较基准，往往将产品评估测试引入歧途。

最后要根据评估测试所得的数据和图表对网络系统作出总结性评估，并撰写网络系统评估报告。

系统性能

系统性能定义和指标

计算机系统性能指标以系统响应时间和作业吞吐量为代表。响应时间（Elapsed Time）是指用户从输入信息到服务器完成任务给出响应的时间，即计算机系统完成某一任务（程序）所花费的时间，比如存储器访问、输入／输出等待、操作系统开销等。作业吞吐量是整个服务器在单位时间内完成的任务量。假定用户不间断地输入请求，则在系统资源充裕的情况下，单个用户的吞吐量与响应时间成反比，即响应时间越短，吞吐量越大。为了缩短某一用户或服务的响应时间，可以分配给它更多的资源。性能调整就是根据应用要求和服务器具体运行环境和状态，改变各个用户和服务程序所分配的系统资源，充分发挥系统能力，用尽量少的资源满足用户要求，达到为更多用户服务的目的。

计算机性能的其他常用指标还包括MIPS （Million Instruction Per Second）和MFLOPS（Million Floating-point Instruction Per Second）。

（1） MIPS=指令数/（执行时间×1000000）。

其主要特点如下：

① MIPS大小和指令集有关，不同指令集的计算机间的MIPS不能比较。

②在同一台计算机上MIPS是变化的，因程序不同而变化。

③有时MIPS指标会出现矛盾。

④主要适用于带有硬件浮点处理器的计算机。

⑤MIPS中，除包含运算指令外，还包含取数、存数、转移等指令在内。

⑥MIPS只适宜于评估标量机。

⑦相对MIPS指相对参照机而言的MIPS，通常用VAX-11/780机处理能力为1MIPS。

（2）MFLOPS=浮点指令数/（执行时间×1000000）。

①与机器和程序有关。

②测量浮点运算时，比MIPS准确。

③MFLOPS比较适宜于评估向量计算机。

④MFLOPS与MIPS关系：1MFLOPS≈3MIPS。

⑤MFLOPS仅仅只能用来衡量计算机浮点操作的性能，而不能体现计算机的整体性能。例如编译程序，不管计算机的性能有多好，它的MFLOPS不会太高。

⑥MFLOPS是基于操作而非指令的，所以它可以用来比较两种不同的计算机。

⑦MFLOPS依赖于操作类型。例如100%的浮点加要远快于100%的浮点除。

⑧单个程序的MFLOPS值并不能反映计算机的性能。

系统性能评估

计算机性能评价技术可用于开发中和开发后的系统评价。主要包括三种技术：分析技术、模拟技术、测量技术。

分析技术

分析技术是在一定假设条件下，计算机系统参数与性能指标参数之间存在着某种函数关系，按其工作负载的驱动条件列出方程，用数学方法求解。其特点是具有理论的严密性，节约人力和物力，可应用于设计中的系统。它的数学工具主要是利用排队论模型进行分析。

模拟技术

模拟技术首先是对于被评价系统的运行特性建立系统模型，按系统可能有的工作负载特性建立工作负载模型；随后编写模拟程序，模仿被评价系统的运行；设计模拟实验，依照评价目标，选择与目标有关因素，得出实验值，再进行统计、分析。其特点在于可应用于设计中或实际应用中的系统，可与分析技术相结合，构成一个混合系统。分析和模拟技术最后均需要通过测量技术验证。

测量技术

测量技术则是对于已投入使用的系统进行测量，通常采用不同层次的基准测试程序评估。其评估层次包括实际应用程序、核心程序、合成测试程序三个层次，但必须均为国际性组织认可的程序，同时需要对评估结果进行分析和统计以保证其准确性。

常用的国际认可的用来测试机器性能的测试基准测试程序（按评价准确性递减的顺序）：

（1）实际的应用程序方法。

运行例如C编译程序、Tex、字处理软件、CAD工具等。

（2）核心基准程序方法。

从实际的程序中抽取少量关键循环程序段，并用它们来评价计算机的性能。

（3）简单基准测试程序。

简单基准测试程序通常只有10～100行而且运行结果是可以预知的。

（4）综合基准测试程序。

为了体现平均执行而人为编制的，类似于核心程序，没有任何用户真正运行综合基准测试程序。