程序CPU的性能测试与分析

第25卷第 6期

2006年6月

国 外 电子测量技 术

Foreign Electronic Measurement Technology

Vol .25,No.6

Ju n.  2006

SPEC CPU2000性能测试程序分析 及其应用

廖秋林 莫 玮 “陈大为 “

(1.桂林电子工 业学院桂林 541004;2.中国电子技 术标准化研究所北京1 00007)

摘要:SPEC CPU2000是由标准性能评价 组织(SPEC)开发的用于评测通用型 CPU性能的基准

程序测试组 是目前CP U性能评测的客观和可 信的基准程 序之一。 通过研究C PU2000基准程序

的组成 及其在具体 硬件平台上 的安装和测 试过程最后分析指 出CPU2 000基准程序的特点 和

不足之处。

关键词:CPU性能评测基准程 序SPEC CPU2000

An al ysi sa nd a pp l i cat ionofS PEC CPU2000pe rfo rm a nc et es tp ro gr am

Lia o Qi uli n'Mo We i'C hen D a we i2

(1.Guil in University of Electronic Technology Gui lin 541004;2.

China Electronic Standardization Institute,Beijing 100007)Abstract:SPEC CPU2000 benchmarks are fundamental programtest sets developed by SPEC to evaluateperformance of general CPU. It is one of the most objective andtrustworthy in evaluation of

CPU performance.This paper gives a brief introduction ofCPU2000 and its instal lation and how torun it.At last,the characteristics and the disadvantage ofCPU2000 are analyzed.

Keywords:CPU performance evaluation,benchmark,SPECCPU2000.

0 引言

SP EC C PU2000是SPEC(标准性能评 测组织)

开发的专门 用于评价C PU(中央处理器 )性能的一

套基准程序  主要应用于 对桌面型和 服务器型C PU的性能评价  其目的是比 较不同类型 CPU的整点

运算和浮点 运算性能。 SPEC是由计算机业 界几十

个芯片厂商 、 计算机系统 厂商、研究团体等 构成的非营利组织 其开发的S PEC CPU2000在CPU的性

能评价领域 具有很大的 权威性。

对 于 CP U性能的评价 SPEC组织先后发布 了

SPEC92,SP EC95和SPEC2000三个版本 其中

S P EC92和SP EC95已经过时 目前使用的 是SP EC

CPU2000最新版本为 v1.3版。相比以前的 版本

SPEC CPU2000中加人了新的测试 基准程序 增加

了程序的工 作量和运行 时间 幵且更易于 使用。

1 SPECC PU2000的组成

SP EC 200。是在SPE C95基础上发展起来 的

同以前版本 一样 它也由两套 基准程序组 成分别测试CPU的 整点运算性 能和浮点运 算性能。 幵且针

对单处理器 和多处理器 计算机系统  CPU2000采用

不同的度量 方法迚行测 试以保证公 正性和合理 性。

单处理器系 统主要测量 系统的运算 速度指标 即单

位工作量需 要多少时间 来完成;而多处理器 系统则

主要测量系 统的吞吐量  即系统在给 定时间内能 完成多少工作 量。 因此 对于测试结 果 CPU 2000能

给出4个测 试结果指标 :

SP EC int 2000 即单CPU 计算机系统 执行以整

数运算为主 应用软件的 性能指标;

SPE C fp2000 单CPU计 算机系统执 行以浮点

运算为主应 用软件的性 能指标;

SP EC int-rate2000 多处理器计 算机系统执 行

基金项目:本课题来源 于国家86 3项目 课题编号:2003AAIZ 1360作者简介:

廖秋林 男现就读于桂 林电子工业 学院电子工 程系 主要研究方 向:集成电路测 试理论与技 术。

66 国外电子测 量技术第2 5卷

以整数运算 为主应用软 件的性能指 标;

SP EC fp-rate2000 多处理器计 算机系统执 行以

浮点运算为 主应用软件 的性能指标 。

CP U200 。 整点性能基 准程序包括 表1所示的

12个程序:

表1 CPU 2000 整 点基准程序

基准程序源 程序描述

164.gzipC数据压缩

175.vpr C FPGA电路分布和路 由

176.gcc C C语言编译器

181.mcf C组合优化

186.crafty C棋类游戏

197.parser C 自然语言处 理

252.eon C十+计算可视化

253.perlbmk C Perl语言

254.gapC群论解释器

255.vortex C 面向对象数 据库

256.bzip2 C数据压缩

300.twolf C布局和路由 仿真

CPU2000浮点性能基准程序 包括表2所 示的14个程序:

表2CPU2000浮点基准程序

基准程序源 程序描述

168.wupwise F77量子色彩动 力学

171.swim F77浅水模型

172.m grid F77 多网格方法 求解3D位 势场

173.ap plu F77抛物/椭圆偏微方 程

177.mesa C 3D图形库

178.ga lgel F90流体动力学

179.art C神经网络模 拟、 自适应推理

183.equakeC有限元模拟 、地震模型

187.facerec F90计算机视觉 识别人像

188.ammpC计算化学

189.lucas F90数论、 质数测试

191.fma3d F77有限元碰撞 模拟

200.sixtrack F 77 离子加速器 模拟

301.apsi F77

求解大气温 度、 风向、 速度和

污染物分布 问题

2 用CPU2 000迚行CPU性能测试

2.1 系统要求

在用 CP U2000对计算机系 统迚行测试 之前

测试系统应 该满足一些 基本要求如能够运行

UNIX,Li nux或WindowsN T以上的计算机系统

至少256 MB内存 2GB的磁盘自由空间  以及C,C++和Fort ran90编译器。

本次测试用的硬件基 本配置是: IntelP entium4

2.2GHz,256M DDR266内存、 20G硬盘操作系统

为Wind ows XP SP2 编译器为V C.net和Intel的Fortra n编译器。

2.2 安装和运行

SP EC CPU2000测试基准程序已经在 Unix和

Windows NT系统上迚行过测试  可以在仸意 一种系统上从光 盘上安装。 通过运行光 盘上的in stal l安装脚本 然后按照屏 幕提示设置 好安装路径  安装脚本会自动 检查操作系 统类型和硬 件平台 安装非常方便。

CP U2000基准主要由基准程序 源文件、脚本管

理程序、配置文件以 及测试结果 文件组成。 管理程序中最重要 的是run spec脚本管理程序  通过它用户可以编译 、 运行和维护 基准程序。典型的ru nspec用法是:run sp ec-cd efault.cf g-reportablea l l

其 中 de fault.cf g为配置文件 reportable参数

使CPU2 000产生有效的测试 结果报表 al l则是运行所有的整 点和浮点基 准程序。

2.3配置文件

配置 文件 中包含了许 多信息 比较重要的 是编译基准程序 的指令例如编译基 准程序所要 用到的编译器 编译优化选 项等。 其中比较重 要的是CC指令 由它指明C 程序所用的 编译器 而FC指令 则指明For tran程序的编译器 设置如下:

CC=c l

FC=i fo rt

其 中 。 1和ifor t分别是VC和Fortran程序的

编译程序。

配置 文件 中还包含运 行基准程序 的指令例如运行基本测 试还是峰值 测试等 以及对被测 系统软硬件配置的 描述 包括被测系 统的硬件和 软件配置系统厂商等 。

3测试报表生 成

为了 能 够复现测试结 果 SPEC要求公布完整

的测试结果 清单 包括各个基 准程序的测 试结果和配置文件的 详细内容。 一般而言 完整的测试 结果包括:SPEC工具产生的测 试报表 测试配置文 件和

2006年第6期廖秋 林等:SPEC CPU2000性能测试程序分析 及其应用

所有建立可 执行文件所 需的附加文 件 以及完整的

编译选项的 定义。

SP EC C PU2000能自动生成多种格式 的测试

结果报表 包括pdf ,ht ml,ps和纯文本格式。

本次测试的浮点和整 点性能测试 结果如表3 和

表4所示 其综合得分 为569和 643分 是各项基准

程序得分的 几何平均值  计算公式是 :

SP EC int/fp=GEOMEAN(reftime/runtime

100)

表3 浮 点性能测试得分

Benc坛ark ReferenceTime Base丑untum BaseRatio

168.w upwise 1600167960

171.swin 3100601516

172.mgrid1800338533

173.ap plu 2100351599

177.mesa 1400285491

178.ga lgel 2900442657

179.art 2600730356

183.eq uake 1300165786

187.facerec 1900246771

188.amtnp 2200531414

189. lucas 2000251798

191.fma3d 2100383548

200.sixtrack 1100279395

301.apsi 2600550473

表4 整点性能测 试得分

Benc坛nark ReferenceTime BaseRuntime价seRa tio

164.gzip1400208672

175.vpr 1400300467

176.gcc 1100153719

181.gcc 1800394457

186.crafty 1000139719

197.parser 1800278647

252.eon 1300178732

253.perlbmk 1800217829

254.gap1100165665

255.vortex 1900209910

256.bzip21500279537

300.twolf 3000565531

4 SPECCPU2000的特点与不足

通过 安 装 运行SPE CC PU2000基准程序组 以及对各个小 基准程序的 分析 可以归纳出 以下特点