CPU性能测试及Coremark简介

2023-11-06

衡量处理器的一个重要指标是功耗，另外一个重要指标便是性能。在处理器领域的 Benchmarks 非常众多，有某些个人开发的程序，也有某些标准组织，或者商业公司开发的Benchmarks，本文在此不加以一一枚举。在嵌入式处理器领域最为知名和常见的 Benchmarks 为Dhrystone 和 CoreMark。

CoreMark是一个综合基准，用于测量嵌入式系统中使用的中央处理器(CPU)的性能。它是在2009由eembc的shay gal-on开发的，旨在成为一个行业标准，取代过时的dehrystone基准。代码用C编写，包含以下算法：列表处理(增删改查和排序)、矩阵操作(公共矩阵操作)、状态机(确定输入流是否包含有效数字)和CRC。[5]用户可以自由的下载Coremark，并移植到自己的平台上运行，随后就可以看到分数。

测试项目及文件函数解读

1、链接列表

（1）概要

core_list_join.c
函数：
core_bench_list	Benchmark function
cmp_complex	比较列表单元格中的数据项。
cmp_idx	比较列表单元格中的idx项目，并重新生成数据。
core_list_init	用数据初始化列表。
core_list_insert	将一个项目插入列表
core_list_remove	从列表中删除一个项目。
core_list_undo_remove	撤销删除操作。
core_list_find	在列表中找到一个项目
core_list_reverse	反转一个列表
core_list_mergesort	在不递归的情况下对列表进行排序。

（2）描述

此Benchmark所做的项目 1.将一个项目插入列表2.从列表中删除一个项目。3.撤销删除操作。4.在列表中找到一个项目5.反转一个列表6.在不递归的情况下对列表进行排序。

虽然增加了间接访问数据的级别，但这种结构是现实的，可用于许多用于中小型列表的嵌入式应用程序。

列表本身将在将被传递给初始化函数的一块内存上初始化。尽管通常链表使用malloc作为新节点，但嵌入式应用程序有时会直接控制小数据结构（如数组和列表）的内存以避免系统调用的开销，因此这种方法是现实的。

链表将被初始化，以使得列表指针的四分之一指向存储器中的顺序区域，并且列表指针的三分之一以非顺序方式分布。这样做是为了模拟一个链接列表，其中添加/删除操作会暂时中断整齐的顺序，然后一系列可能来自连续内存位置的添加。

对于基准本身：

将执行多个查找操作。这些查找操作可能会导致整个列表被遍历。每次查找的结果将成为输出链的一部分。列表将使用基于data16值的合并排序进行排序，然后根据列表的一部分导出data16项目的CRC。CRC将成为产品链的一部分。

列表将使用基于idx值的合并排序再次排序。这种排序将保证列表在离开函数之前返回到主状态，这样函数的多次迭代将具有相同的结果。列表部分的data16的CRC将再次被计算并成为输出链的一部分。

每个单元中的实际数据16将根据单个16b输入进行伪随机编码，这些输入在编译时无法确定。此外，用于CRC的列表部分也将传递给该函数，并根据在运行时无法确定的输入来确定。

使用链接列表的基准。链接列表是许多应用程序中使用的常见数据结构。就我们的目的而言，这将锻炼处理器的内存单元。特别是使用列表指针来查找和更改数据。

其中没有使用Malloc，因为有些平台不支持这个库。

相反，被传入的内存块用于创建一个列表，并且该基准会小心不要添加更多项目，然后可以通过内存块调整。移植层将确保我们有一个有效的内存块。

所有操作均已完成，无需使用任何额外内存。

2、矩阵操纵基准

（1）概要

core_matrix.c
函数：
core_bench_matrix	Benchmark function
matrix_test	执行矩阵操纵。
matrix_sum	计算一个依赖于矩阵中元素值的函数。
matrix_mul_const	用一个常数乘以一个矩阵。
matrix_add_const	为矩阵的所有元素添加一个常量值。
matrix_mul_vect	用一个矢量乘一个矩阵。
matrix_mul_matrix	矩阵乘矩阵。
matrix_mul_matrix_bitextract	矩阵乘矩阵，并从结果中提取一些位。

（2）描述

Matrixmanipulation benchmark，这个非常简单的算法构成了许多更复杂算法的基础。紧密的内部循环是许多优化（编译器以及基于硬件）的重点，因此与嵌入式处理相关。

它所做的测试包含1.用一个常数乘以一个矩阵。2.为矩阵的所有元素添加一个常量值。3.用一个矢量乘一个矩阵。4.用矩阵乘以一个矩阵。5.将矩阵乘以矩阵。6.并从结果中提取一些bits。

总可用数据空间将被分为3部分

NxN矩阵A 用较小的值初始化（上部3/4位全部为零）。

NxN矩阵B 初始化为中等值（上半部分全部为零）。

NxN矩阵C 用于结果。

A和B的实际值必须根据编译时不可用的输入来派生。

1、状态机基准

（1）概要

core_state.c
函数：
core_bench_state	Benchmark function
core_init_state	初始化状态机的输入数据。
core_state_transition	实际的状态机。

（2）描述

许多嵌入式产品都使用这种简单的状态机。对于更复杂的状态机，有时会使用状态转换表实现，而直接编码的交易速度易于维护。由于在CoreMark中使用状态机的主要目的是为了锻炼switch/if的运转情况，我们使用的是小型moore机器。特别是，这台机器测试字符串输入的类型，试图确定输入是数字还是别的东西。

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