[發(fā)明專利]實(shí)時(shí)軟件和硬件的性能基準(zhǔn)測(cè)試

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110638417.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN113778819A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安德里亞·M·施米茨;安德魯·W·伯納;馬修·B·彭寧格;杰弗里·S·吉爾東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): G06F11/34
• 分類號(hào): G06F11/34;G06F11/36
• 代理公司: 上海華誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

一種系統(tǒng)和方法確定特定微處理器的特定計(jì)算機(jī)對(duì)象代碼的唯一性能基準(zhǔn)。通過為多個(gè)不同處理器上的單個(gè)相同代碼模塊生成多個(gè)唯一基準(zhǔn)，該方法確定哪個(gè)處理器對(duì)于該代碼模塊是最佳的。通過為單個(gè)指定處理器生成多個(gè)模塊中的每個(gè)代碼模塊的性能基準(zhǔn)，其中多個(gè)模塊具有相同/相似的功能，但是詳細(xì)代碼或算法有所不同，該系統(tǒng)和方法識(shí)別對(duì)于單個(gè)指定處理器是最佳的代碼變化。該系統(tǒng)和方法可能需要首先將對(duì)象代碼(如實(shí)際執(zhí)行的)的選定特征提取到代碼配置文件中，然后基于代碼配置文件且在選定的微處理器的機(jī)器級(jí)定時(shí)數(shù)據(jù)中生成性能基準(zhǔn)。這樣，通過從該方法的第二階段對(duì)對(duì)象代碼進(jìn)行防火墻保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)代碼安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段優(yōu)化。更具體地，本系統(tǒng)和方法涉及為在特定硬件系統(tǒng)上運(yùn)行的定制計(jì)算機(jī)軟件生成性能基準(zhǔn)。本系統(tǒng)和方法還涉及生成與實(shí)時(shí)，時(shí)間關(guān)鍵型計(jì)算系統(tǒng)性能有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)性能基準(zhǔn)。

背景技術(shù)

實(shí)時(shí)或任務(wù)關(guān)鍵型編程

實(shí)時(shí)計(jì)算(RTC)(有時(shí)也稱為“確定性計(jì)算”)領(lǐng)域涉及受一個(gè)或多個(gè)“實(shí)時(shí)約束”(例如，從事件到系統(tǒng)響應(yīng))的硬件和軟件系統(tǒng)。實(shí)時(shí)硬件和軟件程序通常必須保證在指定的時(shí)間約束內(nèi)對(duì)系統(tǒng)事件做出響應(yīng)，指定的時(shí)間約束可以稱為“最后期限”。

用于許多任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用的系統(tǒng)必須是實(shí)時(shí)的，例如用于控制電傳飛行器或防抱死制動(dòng)器，這兩者都需要立即且準(zhǔn)確的機(jī)械和電響應(yīng)。更一般地，在航空系統(tǒng)或其他類型的運(yùn)輸系統(tǒng)中，可能需要發(fā)動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)在指定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)關(guān)鍵的環(huán)境事件，以維持飛機(jī)或其他運(yùn)載器的安全操作。其他不需要機(jī)械部件的系統(tǒng)也可能是任務(wù)關(guān)鍵型。例如，為了維持任務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)的不間斷和/或高質(zhì)量通信，通信系統(tǒng)可能需要任務(wù)關(guān)鍵型分組路由，交換，數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮，數(shù)據(jù)加密/解密等。

在典型的系統(tǒng)中，時(shí)間關(guān)鍵型響應(yīng)反映了自動(dòng)化操作(即，沒有人工操作者的實(shí)時(shí)干預(yù))，并且系統(tǒng)對(duì)事件的響應(yīng)的最后期限可以在毫秒或微秒的數(shù)量級(jí)上。盡管可以給出典型或預(yù)期的響應(yīng)時(shí)間，但未指定為實(shí)時(shí)操作的系統(tǒng)通常無法保證在任何時(shí)間框架內(nèi)的響應(yīng)。如果未在相對(duì)于事件的指定最后期限內(nèi)完成實(shí)時(shí)處理，則該實(shí)時(shí)處理將失敗；無論系統(tǒng)負(fù)載如何，都必須始終滿足最后期限，以實(shí)現(xiàn)最佳甚至安全的系統(tǒng)性能。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)還可以表征為接收環(huán)境或系統(tǒng)數(shù)據(jù)(通常來自系統(tǒng)或環(huán)境傳感器)，處理感測(cè)到的數(shù)據(jù)，并在接收數(shù)據(jù)的基本上相同時(shí)間(即沒有明顯的延遲)返回具有足夠響應(yīng)的結(jié)果，以影響系統(tǒng)操作和/或環(huán)境。

用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的軟件通常需要被仔細(xì)地編碼和微調(diào)，以在特定的，指定的硬件微處理器上獲得最佳性能。實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用可以包括特定于應(yīng)用的軟件和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的一個(gè)或兩個(gè)。

軟件基準(zhǔn)

軟件基準(zhǔn)是通過測(cè)試軟件(開發(fā)中的代碼或商業(yè)發(fā)布軟件)確定的指示軟件的性能速度的數(shù)值。當(dāng)特定程序或軟件模塊的數(shù)字得分高于其他功能相似的軟件模塊時(shí)，高數(shù)字等級(jí)通常指示更快的性能速度。在替代方案中，也可以配置基準(zhǔn)，以便較低的數(shù)字指示減少了任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，因此指示更好的性能。

目前存在測(cè)量硬件而不是軟件的性能的許多基準(zhǔn)，通常測(cè)量硬件微處理器的性能。一些著名的基準(zhǔn)包括Dhrystone，whetstone和嵌入式微處理器基準(zhǔn)聯(lián)盟開發(fā)的一些基準(zhǔn)。然而，通常，這些都是廣義的基準(zhǔn)，主要設(shè)計(jì)用于確定諸如微處理器的底層硬件(可能連同相關(guān)的硬件，例如數(shù)據(jù)總線)的性能。它們的主要目的是表征不同微處理器的相對(duì)一般性能，而與在給定微處理器上運(yùn)行的特定應(yīng)用軟件無關(guān)。

現(xiàn)有的廣義基準(zhǔn)遭受類似的缺陷，這既可能與實(shí)時(shí)編程有關(guān)，也可能與不太任務(wù)關(guān)鍵型的應(yīng)用(例如通用商業(yè)軟件)的編程有關(guān)。現(xiàn)有基準(zhǔn)測(cè)量它們被設(shè)計(jì)用于在選定的硬件處理器上進(jìn)行測(cè)量的內(nèi)容(例如，整數(shù)性能或浮點(diǎn)性能，或兩者的某種組合)。對(duì)于在特殊環(huán)境中運(yùn)行的特定軟件應(yīng)用，尤其是對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，很難經(jīng)由這些廣義基準(zhǔn)來估計(jì)或比較特定系統(tǒng)和應(yīng)用的處理性能。這是因?yàn)樘囟▽?shí)時(shí)環(huán)境和實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用對(duì)整數(shù)命令，浮點(diǎn)命令和其他低級(jí)存儲(chǔ)器命令具有特別且獨(dú)特的要求。