系统架构设计师—计算机基础篇—系统性能评价

性能评价指标

主频

主频，又称为时钟频率，在很大程度上决定了计算机的运算速度。

CPU时钟周期

时钟周期，是计算机中最基本的单位基准时间，是一个时钟脉冲所需要的时间，也称震荡周期，实际上是主频的倒数。

机器周期

CPU周期也叫机器周期，在计算机中为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干阶段，如取指令、分析指令、执行指令等。

每个阶段完成一个基本操作，一个基本操作所需的时间就是一个机器周期。

一个机器周期由若干个时钟周期组成。

一个指令周期又包含若干机器周期。

CPI

CPI(Cycles Per Instruction，每条指令执行所用的时钟周期数)，由于不同指令的功能不同，造成指令指令时间不同，所以CPI是个平均值。

IPC(Instructions Per Cycle，每个时钟周期执行的指令条数)。
IPC=1/CPI

MIPS

MIPS(Million Instructions Per Second，每秒百万条指令)的执行速度

MIPS=指令条数/(执行时间×10^6)
=主频/CPI
=主频×IPC

倍率默认1000

系统性能调整

阿姆达尔解决方案

阿姆达尔定律(Amdahl)：对系统中某组件采用某种更快的执行方式，所获得的系统性能的改变程度，取决于该组件被使用的频率，或所占总执行时间的比例。

加速比计算公式=不使用改进组件时完成整个任务的时间/使用改进组件时完成整任务的时间

性能优化

数据库应用系统

造成性能不好的原因可能有：

• 数据库连接方式
• 系统应用架构
• 数据库设计
• 数据库管理
• 网络通信

基于这些原因，可以采取以下措施：

• 修改应用模式
• 建立历史数据库
• 利用索引技术
• 利用分区技术

需要调整的参数包括：

• CPU
• 主存使用状况
• 数据库设计
• 进程或线程状态
• 硬盘剩余空间
• 日志文件大小

Web应用系统

性能瓶颈：

• 客户端程序
• 网关接口
• 数据库互联

优化措施：

• 改善应用程序的性能
• 改善数据库连接
• 进行流量管理和负载均衡
• 使用Web交换机和Web缓存

需要调整的参数包括：

• 系统的可用性
• 响应时间
• 并发用户数
• 特定应用使用的系统资源

性能评估方法

评价程序

真实程序

评测准确度最高的评价程序是真实程序

基准测试程序

把应用程序中用得最多、最频繁的部分核心程序，作为评估计算机系统性能的标准程序，称为基准测试程序(benchMark)

基准程序是目前一致承认的测试系统性能的较好方法。

核心程序

从真实程序中抽取的，具有代表性的最好是的程序段汇集而成，代码很短但非常关键。

小型基准程序

一般在100行以内，用户可以缩写程序来测试系统的各种功能，并产生用户已预知的输出结果。

合成基准程序

人为合成的测试程序。
首先要对大量应用程序中的操作进行统计，得到各种操作所占的比例，再按这个比例人为地写出测试程序。

基准测试程序组

通用基准程序集合

评测准确度

真实程序>核心程序>小型基准程序>合成基准程序>基准测试程序组

性能指标

计算机

• 主频（时钟频率）
• 性价比
• 内存容量（主存容量）
• 硬盘速度（外存存储周期）
• 运算速度
• 数据处理速率PDR
• 运算精度
• RASIS
  • 可靠性
  • 可用性
  • 可维护性
  • 完整性
  • 安全性
• 可扩充性
• 兼容性
• 各种响应时间
• 各种利用率
• 吞吐率
• 平均故障响应时间

数据库应用系统

• 数据库大小
• 单表大小
• 单记录大小
• 数据库表数量
• 表记录数量
• 表索引数量
• 数据库索引数量
• 最大并发事务处理能力
• 最大连接数
• 查询语句性能
• 负载均衡能力
• 日志文件大小

Web应用系统

• 资源占用
• 可用性
• 响应时间
• 并发用户数