[發(fā)明專利]飛控嵌入式計算機(jī)性能測評方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611230312.7
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106648941B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱怡安;羅殊彥;王仲軒;李聯(lián);韓冰
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種飛控嵌入式計算機(jī)性能測評方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、針對處理器性能指標(biāo)，測試CPU的MIPS和MFLOPS值；

MIPS＝Num1/time (1)

MFLOPS＝Num2/(time2-time1) (2)

式中，MIPS表示每秒處理的百萬級的機(jī)器語言指令數(shù)，Num1表示測試程序執(zhí)行指令數(shù)，time表示MIPS測試程序函數(shù)體執(zhí)行時間；MFLOPS表示每秒百萬個浮點操作，Num2表示測試程序浮點指令執(zhí)行數(shù)，(time2-time1)表示測試程序執(zhí)行時間；

步驟二、進(jìn)行I/O性能測試，通過改變文件的大小和數(shù)量，測試數(shù)據(jù)的傳輸讀/寫速率以及讀/寫傳輸延遲；

步驟三、進(jìn)行包括緊密同步、幀同步以及異步運(yùn)行三種方式的同步性能測試，將整個任務(wù)周期開始時需要進(jìn)行的同步處理過程整體時間作為一個性能指標(biāo)，其值為：任務(wù)周期同步平均時間＝兩次握手同步平均時間+失步概率*失步處理平均時間；

步驟四、應(yīng)用與邏輯運(yùn)算性能測試，包括插值計算和矩陣運(yùn)算；插值計算分為線性內(nèi)插和非線性內(nèi)插，矩陣運(yùn)算分為初始化、矩陣乘法、矩陣的轉(zhuǎn)置和矩陣相加減；

步驟五、存儲器性能測試包括速率測試和傳輸時延測試；在測試時分別傳輸大文件和小文件，并且分別設(shè)置不同的數(shù)據(jù)塊大小進(jìn)行測試；傳輸時延測試采用兩次傳輸時間差的方法：

T＝2*time1-time2 (3)

式中，T表示存儲器傳輸時延，time1為file1傳輸時間，time2為file2傳輸時間，其中file2的大小是file1的兩倍，且其中的內(nèi)容也是file1中內(nèi)容的兩份拷貝，并且令file1和file2均剛剛占滿整個數(shù)據(jù)塊；

步驟六、進(jìn)行數(shù)字信號處理，首先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號從模擬域轉(zhuǎn)換至數(shù)字域，交由數(shù)字信號處理器進(jìn)行處理，之后其輸出結(jié)果通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器從數(shù)字域轉(zhuǎn)換至模擬域；選取以下數(shù)字信號處理算法對數(shù)字信號處理器的性能進(jìn)行測評：sinc插值運(yùn)算、遞歸濾波運(yùn)算、離散余弦變換運(yùn)算和快速傅里葉變換運(yùn)算；

步驟七、飛控系統(tǒng)信號處理，包括數(shù)字量和離散量的信號監(jiān)控；計算數(shù)字量信號監(jiān)控平均時間：

Time1＝∑(P_i*time_i/m)，i∈[1,7] (4)

及離散量信號監(jiān)控平均時間：

Time2＝∑(Q_k*time_k/n)，k∈[1,6] (5)

式中，Time1表示數(shù)字量信號監(jiān)控平均時間，P_i表示7種類別的輸入信號分別對應(yīng)的出現(xiàn)概率，m＝7表示數(shù)字量信號監(jiān)控處理有7個類別；Time2表示離散量信號監(jiān)控平均時間，Q_k表示6種類別的離散量輸入信號分別對應(yīng)的出現(xiàn)概率，n＝6表示離散量信號監(jiān)控處理中的6個類別；

步驟八、進(jìn)行飛控嵌入式計算機(jī)控制/顯示相關(guān)性能測試，包括三角形填充率、像素填充率、顯存讀速度/寫速度、顏色空間變換、圖像旋轉(zhuǎn)變換5個測試項；使用三角形填充圖形，根據(jù)需要的填充三角形數(shù)量和繪圖所用時間計算填充速率；利用函數(shù)繪制一個長矩形條，矩形條按照設(shè)定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；用單位三角形去填充長矩形條，從而獲得單位時間填充的三角形生成數(shù)量，而每個三角形所占用的像素大小已知，得到飛控嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的像素填充率；接著測試顯存的讀速度和寫速度；將RGB顏色空間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為彩印使用的CMYK顏色空間、XYZ顏色空間和HSL顏色空間，計算得到色彩空間變換時間；計算圖像中各個像素點旋轉(zhuǎn)后坐標(biāo)，通過這種方法對標(biāo)準(zhǔn)bmp圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)一次的時間

x₁＝dcos(b-a)＝dcosbcosa+dsinbsina＝x₀cosa+y₀sina (6)

y₁＝dsin(b-a)＝dsinbcosa-dcosbsina＝-x₀sina+y₀cosa (7)

式中，(x₀,y₀)為像素點原始坐標(biāo)，(x₁,y₁)為像素點旋轉(zhuǎn)后坐標(biāo)，該像素點與原點之間連線與水平軸的夾角為b，圖像旋轉(zhuǎn)角度為a，d表示該像素點距離圖像中心的距離；

步驟九、將步驟一至步驟八得到的測試結(jié)果放入綜合評價體系中并應(yīng)用限界極差變換法；權(quán)重總和為100，從第j個性能模塊對應(yīng)的n位專家給出的n個評估值中剔除掉最小值與最大值，將剩下的n-2個評估值的期望值作為該性能模塊的待定權(quán)重W_j值為：

以及各性能模塊所有性能權(quán)重值之和H_j為：

接著從n位專家對某性能指標(biāo)做出的權(quán)重評估值數(shù)組中，剔除最小值和最大值，剩下n-2個權(quán)重評估值的期望值即為該性能指標(biāo)在該模塊內(nèi)部的權(quán)重值w_j為：

在整個飛控嵌入式系統(tǒng)中，第i個模塊的第j個性能指標(biāo)在整體系統(tǒng)中的最終權(quán)重值h_ij可由w_j和H_i相乘得到：

h_ij＝w_j×H_i (11)

式中，X_j表示所有專家針對第j個性能模塊進(jìn)行評估的評估值構(gòu)成的已從小到大排序的數(shù)組，由于最小值X_j[0]與最大值X_j[n-1]已經(jīng)被剔除，因此只需通過剩余n-2個評估值求得第j個性能模塊的待定權(quán)重值；第j個性能模塊的待定權(quán)重值為W_j；接著從n位專家對某性能指標(biāo)做出的權(quán)重評估值數(shù)組中，剔除最小值和最大值，剩下n-2個權(quán)重評估值的期望值即為該性能指標(biāo)在該模塊內(nèi)部的權(quán)重值w_j，x_j[i]表示第i位專家給出的第j個性能指標(biāo)在其所在模塊內(nèi)部所占的權(quán)重評估值；

步驟十、根據(jù)得到的權(quán)重，通過限界極差變換法進(jìn)行無量綱化；關(guān)于正向指標(biāo)，其無量綱化過程為

以及負(fù)向指標(biāo)，其無量綱化過程為：

通過new_ij和h_ij相乘得到飛控嵌入式計算機(jī)進(jìn)行綜合評價所得結(jié)果Score：

式中，num_i表示第i個模塊中的性能指標(biāo)的個數(shù)，new_ij表示第i個模塊中第j個性能指標(biāo)經(jīng)測試之后，再經(jīng)過指標(biāo)無量綱化轉(zhuǎn)換成的測量值，h_ij表示第i個模塊中第j個性能指標(biāo)在系統(tǒng)中占據(jù)的權(quán)重值。