痞子衡嵌入式：微处理器CPU机能测试基准(Dhrystone)

　　人人好，我是痞子衡，是正派搞手艺的痞子。本日痞子衡给人人引见的是微处置惩罚器CPU机能测试基准Dhrystone。

　　在嵌入式体系行业用于评价CPU机能目标的规范重要有三种：Dhrystone、MIPS、CoreMark，个中Dhrystone是一种陈旧的却用时30年而不衰的嵌入式体系处置惩罚器测试基准，至今仍为各大处置惩罚器消费厂商所接纳。本日痞子衡就和人人细致聊一聊Dhrystone。

一、典范机能测试规范集

　　在讲Dhrystone之前，痞子衡想先给人人简介一下20世纪70-80年代最先盛行的几个机能测试规范，它们分别是Livermore、Whetstone、Linpack、Dhrystone，这四个机能测试规范也被合称为Classic Benchmark。这个网址简朴引见了四大典范机能测试规范汗青 http://www.roylongbottom.org.uk/classic.htm。

　　仔细的同志应该会注意到Dhrystone与另外一规范Whetsone名字有点相似，实在Dhrystone就是为了与算法Whetsone辨别而设想的。Whetsone于1972年所开辟，重要目标是模拟60个1970年后的顺序算法。其最著名的版本为Fortran版，高度反应了60年代数字盘算偏向。Dhrystone与Whetsone不同之处在于其其实不包罗浮点运算。

二、Dhrystone规范

　　Dhrystone是由Reinhold P. Weicker在1984年提出来的一个基准测试顺序，其重要目标是测试处置惩罚器的整数运算和逻辑运算的机能。Dhrystone首先用Ada言语宣布，厥后Rick Richardson为Unix开辟了用C言语编写的Version 1.1，这个版本也胜利的推动了Dhrystone的广泛应用。
　　Dhrystone规范的测试要领很简朴，就是单元时候内跑了多少次Dhrystone顺序，其目标单元为DMIPS/MHz。MIPS是Million Instructions Per Second的缩写，每秒处置惩罚的百万级的机械言语指令数。DMIPS中的D是Dhrystone的缩写，它透露表现了在Dhrystone规范的测试要领下的MIPS。
　　关于DMIPS有一个不得不注意的点，由于汗青缘由我们把在VAX-11/780机械上的测试效果1757 Dhrystones/s界说为1 DMIPS，因此在其他平台测试到的每秒Dhrystones数应除以1757，才是真正的DMIPS数值，故DMIPS实在透露表现的是一个相对值。

2.1 猎取顺序

　　Dhrystone顺序的最新版本是2.1，实在际上于1988年便已停更。Dhrystone并没有官网，以是想下载其源顺序能够会有许多泉源，有种种言语版本的完成，以及种种平台下的移植顺序。
　　Roy Longbottom，是一个来自英国政府盘算机推销部分Central Computer and Telecommunications Agency (CCTA)的人员，他制作了一个PC机能测试效果网站，搜集了许多机能测试顺序以及效果，个中便有Dhrystone，我们能够从他的网站下载Dhrystone源码(C言语版)。

中心顺序下载 http://www.roylongbottom.org.uk/classic_benchmarks.tar.gz

　　中心顺序包下载后，在\classic_benchmarks\source_code\dhrystone2\下可找到源代码。细致文件目次以下：

\classic_benchmarks\source_code\dhrystone2
                                          \dhry.h          --关于兼容性的原型界说
                                          \dhry_1.c        --主顺序进口
                                          \dhry_2.c        --算法子顺序

　　如果是移植到ARM Cortex-M平台下裸体系运转，一样平常只需要简朴修正dhry.h和dhry_1.c文件便可，Dhrystone自身并没有太多移植事情，其源码本是用作在PC上运转的，而在嵌入式体系里运转仅需要把一些文件I/O的相干代码删除便可，另外就是计时函数和打印函数的重完成。

2.2 设置装备摆设参数

　　Dhrystone源码几乎没有供应设置装备摆设选项，独一一个能算得上的设置装备摆设就是关于REG的宏界说，即你所选用的IDE和嵌入式平台是不是支撑regiser症结字。

2.3 顺序剖析

　　让我们实验剖析Dhrystone主函数进口main：

void main (int argc, char *argv[])
{
          One_Fifty   Int_1_Loc;
    REG   One_Fifty   Int_2_Loc;
          One_Fifty   Int_3_Loc;
    REG   char        Ch_Index;
          Enumeration Enum_Loc;
          Str_30      Str_1_Loc;
          Str_30      Str_2_Loc;
    REG   int         Run_Index;
    REG   int         Number_Of_Runs;
          int         endit, count = 10;
    // ...

    // 界说和初始化症结buffer
    Next_Ptr_Glob = (Rec_Pointer) malloc (sizeof (Rec_Type));
    Ptr_Glob = (Rec_Pointer) malloc (sizeof (Rec_Type));
    Ptr_Glob->Ptr_Comp                    = Next_Ptr_Glob;
    // ...

    // 设置轮回跑Dhrystone中心算法顺序次数
    Number_Of_Runs = 5000;

    do
    {
        Number_Of_Runs = Number_Of_Runs * 2;
        count = count - 1;

        // 最先轮回跑Dhrystone中心算法顺序且纪录累计斲丧时候
        start_time();
        for (Run_Index = 1; Run_Index <= Number_Of_Runs; ++Run_Index)
        {
            Proc_5();
            Proc_4();
            // ...
        }
        end_time();
        User_Time = secs;

        printf ("%12.0f runs %6.2f seconds \n",(double) Number_Of_Runs, User_Time);
        if (User_Time > 2)
        {
            count = 0;
        }
        else
        {
            if (User_Time < 0.05)
            {
                Number_Of_Runs = Number_Of_Runs * 5;
            }
        }
    }
    while (count >0);

    // ...
    // 终究信息的打印
    if (User_Time < Too_Small_Time)
    {
        printf ("Measured time too small to obtain meaningful results\n");
        printf ("Please increase number of runs\n");
        printf ("\n");
    }
    else
    {
        Microseconds = User_Time * Mic_secs_Per_Second / (double) Number_Of_Runs;
        Dhrystones_Per_Second = (double) Number_Of_Runs / User_Time;
        Vax_Mips = Dhrystones_Per_Second / 1757.0;

        printf ("Microseconds for one run through Dhrystone: ");
        printf ("%12.2lf \n", Microseconds);
        printf ("Dhrystones per Second:                      ");
        printf ("%10.0lf \n", Dhrystones_Per_Second);
        printf ("VAX  MIPS rating =                          ");
        printf ("%12.2lf \n",Vax_Mips);
        printf ("\n");
    }
    // ...
}

2.4 效果花样

　　当移植好Dhrystone顺序后，便能够最先跑起来了，下面是一个主频100MHz的Pentium处置惩罚器跑分效果：

 Dhrystone Benchmark  Version 2.1 (Language: C)

 Final values:

 Int_Glob:      O.K.  5
 Bool_Glob:     O.K.  1
 Ch_1_Glob:     O.K.  A
 Ch_2_Glob:     O.K.  B
 Arr_1_Glob[8]: O.K.  7
 Arr_2_Glob8/7: O.K.     1600010
 Ptr_Glob->
   Ptr_Comp:       *  98008
   Discr:       O.K.  0
   Enum_Comp:   O.K.  2
   Int_Comp:    O.K.  17
   Str_Comp:    O.K.  DHRYSTONE PROGRAM, SOME STRING
 Next_Ptr_Glob->
   Ptr_Comp:       *  98008 same as above
   Discr:       O.K.  0
   Enum_Comp:   O.K.  1
   Int_Comp:    O.K.  18
   Str_Comp:    O.K.  DHRYSTONE PROGRAM, SOME STRING
 Int_1_Loc:     O.K.  5
 Int_2_Loc:     O.K.  13
 Int_3_Loc:     O.K.  7
 Enum_Loc:      O.K.  1
 Str_1_Loc:     O.K.  DHRYSTONE PROGRAM, 1'ST STRING
 Str_2_Loc:     O.K.  DHRYSTONE PROGRAM, 2'ND STRING

 Register option      Selected.

 Microseconds 1 loop:          4.53
 Dhrystones / second:      220690
 VAX MIPS rating:            125.61

　　个中最中心的数据就是Dhrystones / second的数值。