可靠性与系统性能评测基础知识

一、性能评测的常用方法

（1）时钟频率

CPU的时钟频率也就是CPU主频率，在一定程度上反映了机器速度，一般来讲，主频越高，速度越快。

（2）指令执行速度

表征机器运算速度的计量单位由KIPS发展到MIPS（每秒百万条指令）。

（3）等效指令速度法统计各类指令在程序中所占比例，并进行折算。设某类指令i在程序中所占

n 比例为Wi，执行时间为ti，n为指令的种类数。则等效指令的执行时间为：

（4）数据处理速率(Processing Data Rate，PDR)法

由于在不同程序中，各类指令的使用频率是不同的，所以固定比例方法存在着很大的局限性，而且数据长度与指令功能的强弱对解题的速度影响极大。 PDR法采用计算PDR值的方法来衡量机器性能，PDR值越大，机器性能越好。PDR与每条指令和每个操作数的平均位数以及每条指令的平均运算速度有关，其计算方法如下： 

PDR=L/R

L=0.85G+0.15H+0.4J+0.15K，R=0.85M + 0.09N + 0.06P。

G— 每条定点指令的位数；

M—平均定点加法时间；

H—每条浮点指令的位数；

N—平均浮点加法时间；

J—定点操作数的位数；

P—平均浮点乘法时间；

K—浮点操作数的位数。

（5）核心程序法

核心程序法是研究较多的一种方法，它把应用程序中用得最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，在不同的机器上运行，测得其执行时间，作为各类机器性能评价的依据。机器软硬件结构的特点能在核心程序中得到反映，但是核心程序各部分之间的联系较小。由于程序短，所以访问存储器的局部性特征很明显，以致Cache的命中率比一般程序高。

二、一些基本概念

（1）系统的可靠性：从它开始运行（t=0）到某时刻t这段时间内能正常运行的概率，用R(t)表示。

（2）失效率：单位时间内失效的元件数与元件总数的比例，通常用λ表示。当 λ为常数时，可靠性与失效率的关系为： 。

（3）平均无故障时间（MTBF）：两次故障之间系统能正常工作的时间的平均值。它与失效率的关系为： 。

（4）平均修复时间（MTTF）：从故障发生到机器修复平均所需要的时间。通常用平均修复时间（MTTR）来表示计算机的可维修性，即计算机的维修效率。

（5）可用性：计算机的使用效率，它以系统在执行任务的任意时刻能正常工作的概率A来表示： 。