[發(fā)明專利]浮點(diǎn)計(jì)算性能確定裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110449841.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102591616A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京并行科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F7/57
• 分類號(hào): G06F7/57
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 謝建云;劉鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能分析領(lǐng)域，尤其涉及用于確定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU性能的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

中央處理器（Central?Processing?Unit，以下簡(jiǎn)稱CPU）是計(jì)算機(jī)中最主要的設(shè)備之一，其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。由于CPU在整個(gè)電子計(jì)算機(jī)體系中的重要地位，因此其運(yùn)算能力和執(zhí)行速度就成為了人們關(guān)心的指標(biāo)。衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU計(jì)算性能的一個(gè)非常重要指標(biāo)就是計(jì)算峰值或者稱為浮點(diǎn)計(jì)算峰值，它是指計(jì)算機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所能完成的浮點(diǎn)計(jì)算的最大次數(shù)。

一種計(jì)算機(jī)執(zhí)行浮點(diǎn)計(jì)算能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)為flop，即“每秒浮點(diǎn)操作次數(shù)（floating?point?operations?per?second)”的縮寫。隨著CPU性能的不斷增強(qiáng)，每個(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力也在不斷提高，所以在新計(jì)算機(jī)體系中以Gflops（每秒10億次浮點(diǎn)計(jì)算）為單位來(lái)衡量計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。

目前還沒(méi)有一種可以準(zhǔn)確和及時(shí)地統(tǒng)計(jì)計(jì)算機(jī)中的CPU的Gflops數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，現(xiàn)有的行業(yè)用戶通常是根據(jù)自身應(yīng)用程序的計(jì)算規(guī)模和數(shù)據(jù)量來(lái)計(jì)算出應(yīng)用程序總體的計(jì)算能力，然后按照?qǐng)?zhí)行時(shí)間反推出計(jì)算機(jī)上系統(tǒng)中的每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)或單個(gè)CPU內(nèi)核的Gflops數(shù)值。

因此，需要一種能夠以準(zhǔn)確且快捷的方式為用戶提供一個(gè)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)Gflops運(yùn)行數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，以便用戶可以通過(guò)該Gflops數(shù)據(jù)來(lái)快速和準(zhǔn)確地了解在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序在這些計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的實(shí)際工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便解決上述中的一個(gè)或者多個(gè)問(wèn)題。

本申請(qǐng)的申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)的CPU結(jié)構(gòu)中（例如目前廣泛使用的英特爾公司的Intel系列CPU中），在指令由CPU進(jìn)行處理之前，會(huì)被分解為更小的子指令，即微操作（UOPS），而CPU中大多內(nèi)置了多個(gè)用于統(tǒng)計(jì)有關(guān)CPU執(zhí)行的各種微操作的數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)器，如果能夠利用這些計(jì)數(shù)器所存儲(chǔ)的有關(guān)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，則可以提供一種能夠準(zhǔn)確和及時(shí)提供有關(guān)CPU處理性能的方式。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于確定計(jì)算單元的浮點(diǎn)操作性能的方法，包括步驟：獲取在一段時(shí)間內(nèi)所述計(jì)算單元中的各種浮點(diǎn)微操作的數(shù)目；以及基于所述各種浮點(diǎn)微操作的數(shù)目和所述時(shí)間段的長(zhǎng)度來(lái)確定所述計(jì)算單元的浮點(diǎn)操作性能，其中所述各種浮點(diǎn)微操作包括下列類型的浮點(diǎn)微操作：X87指令類型的浮點(diǎn)微操作、MMX指令類型的浮點(diǎn)微操作數(shù)目以及SSE指令類型的浮點(diǎn)微操作。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于確定計(jì)算單元的浮點(diǎn)操作性能的設(shè)備，包括：浮點(diǎn)微操作統(tǒng)計(jì)單元，可操作地耦接到所述計(jì)算單元，以便獲取在一段時(shí)間內(nèi)所述計(jì)算單元中的各種浮點(diǎn)微操作的數(shù)目；以及性能計(jì)算單元，與所述浮點(diǎn)微操作統(tǒng)計(jì)單元相連接，以便從所述浮點(diǎn)微操作統(tǒng)計(jì)單元接收各種浮點(diǎn)微操作的數(shù)目，并基于所述各種浮點(diǎn)微操作的數(shù)目和所述時(shí)間段的長(zhǎng)度來(lái)確定所述計(jì)算單元的浮點(diǎn)操作性能，其中所述各種浮點(diǎn)微操作包括下列類型的浮點(diǎn)微操作：X87指令類型的浮點(diǎn)微操作、MMX指令類型的浮點(diǎn)微操作數(shù)目以及SSE指令類型的浮點(diǎn)微操作。

利用根據(jù)本發(fā)明的用于確定計(jì)算單元的浮點(diǎn)操作性能的方法和設(shè)備，通過(guò)對(duì)計(jì)算單元在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)所進(jìn)行的各種浮點(diǎn)微操作數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以準(zhǔn)確地確定該計(jì)算單元的浮點(diǎn)操作性能。

可選地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，SSE指令類型的浮點(diǎn)微操作包括與打包相關(guān)聯(lián)的浮點(diǎn)微操作；以及與標(biāo)量運(yùn)算相關(guān)聯(lián)的浮點(diǎn)微操作。這樣，通過(guò)更全面地統(tǒng)計(jì)各種類型的浮點(diǎn)微操作，可以得到更準(zhǔn)確的有關(guān)計(jì)算單元處理性能的更準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

可選地，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，計(jì)算單元包括性能監(jiān)控單元，該性能監(jiān)控單元被配置為統(tǒng)計(jì)各種浮點(diǎn)微操作的數(shù)目，利用該性能監(jiān)控單元所獲取的各種浮點(diǎn)微操作的數(shù)目來(lái)計(jì)算該計(jì)算單元的浮點(diǎn)操作性能。由于目前大多數(shù)的中央處理器，都具有性能監(jiān)控單元（PMU）來(lái)監(jiān)控該中央處理器執(zhí)行各種微操作的過(guò)程，利用PMU來(lái)獲取中央處理器執(zhí)行各種浮點(diǎn)微操作的統(tǒng)計(jì)信息，可以準(zhǔn)確和快速地確定計(jì)算單元的浮點(diǎn)處理性能。