[发明专利]实时软件和硬件的性能基准测试

说明书

一种系统和方法确定特定微处理器的特定计算机对象代码的唯一性能基准。通过为多个不同处理器上的单个相同代码模块生成多个唯一基准，该方法确定哪个处理器对于该代码模块是最佳的。通过为单个指定处理器生成多个模块中的每个代码模块的性能基准，其中多个模块具有相同/相似的功能，但是详细代码或算法有所不同，该系统和方法识别对于单个指定处理器是最佳的代码变化。该系统和方法可能需要首先将对象代码(如实际执行的)的选定特征提取到代码配置文件中，然后基于代码配置文件且在选定的微处理器的机器级定时数据中生成性能基准。这样，通过从该方法的第二阶段对对象代码进行防火墙保护，可以实现代码安全性。

技术领域

本发明涉及计算系统的设计阶段优化。更具体地，本系统和方法涉及为在特定硬件系统上运行的定制计算机软件生成性能基准。本系统和方法还涉及生成与实时，时间关键型计算系统性能有关的一个或多个性能基准。

背景技术

实时或任务关键型编程

实时计算(RTC)(有时也称为“确定性计算”)领域涉及受一个或多个“实时约束”(例如，从事件到系统响应)的硬件和软件系统。实时硬件和软件程序通常必须保证在指定的时间约束内对系统事件做出响应，指定的时间约束可以称为“最后期限”。

用于许多任务关键型应用的系统必须是实时的，例如用于控制电传飞行器或防抱死制动器，这两者都需要立即且准确的机械和电响应。更一般地，在航空系统或其他类型的运输系统中，可能需要发动机和控制系统在指定时间内响应关键的环境事件，以维持飞机或其他运载器的安全操作。其他不需要机械部件的系统也可能是任务关键型。例如，为了维持任务关键型数据的不间断和/或高质量通信，通信系统可能需要任务关键型分组路由，交换，数据压缩/解压缩，数据加密/解密等。

在典型的系统中，时间关键型响应反映了自动化操作(即，没有人工操作者的实时干预)，并且系统对事件的响应的最后期限可以在毫秒或微秒的数量级上。尽管可以给出典型或预期的响应时间，但未指定为实时操作的系统通常无法保证在任何时间框架内的响应。如果未在相对于事件的指定最后期限内完成实时处理，则该实时处理将失败；无论系统负载如何，都必须始终满足最后期限，以实现最佳甚至安全的系统性能。

实时系统还可以表征为接收环境或系统数据(通常来自系统或环境传感器)，处理感测到的数据，并在接收数据的基本上相同时间(即没有明显的延迟)返回具有足够响应的结果，以影响系统操作和/或环境。

用于实时应用的软件通常需要被仔细地编码和微调，以在特定的，指定的硬件微处理器上获得最佳性能。实时软件应用可以包括特定于应用的软件和实时操作系统中的一个或两个。

软件基准

软件基准是通过测试软件(开发中的代码或商业发布软件)确定的指示软件的性能速度的数值。当特定程序或软件模块的数字得分高于其他功能相似的软件模块时，高数字等级通常指示更快的性能速度。在替代方案中，也可以配置基准，以便较低的数字指示减少了任务的执行时间，因此指示更好的性能。

目前存在测量硬件而不是软件的性能的许多基准，通常测量硬件微处理器的性能。一些著名的基准包括Dhrystone，whetstone和嵌入式微处理器基准联盟开发的一些基准。然而，通常，这些都是广义的基准，主要设计用于确定诸如微处理器的底层硬件(可能连同相关的硬件，例如数据总线)的性能。它们的主要目的是表征不同微处理器的相对一般性能，而与在给定微处理器上运行的特定应用软件无关。

现有的广义基准遭受类似的缺陷，这既可能与实时编程有关，也可能与不太任务关键型的应用(例如通用商业软件)的编程有关。现有基准测量它们被设计用于在选定的硬件处理器上进行测量的内容(例如，整数性能或浮点性能，或两者的某种组合)。对于在特殊环境中运行的特定软件应用，尤其是对于实时系统，很难经由这些广义基准来估计或比较特定系统和应用的处理性能。这是因为特定实时环境和实时软件应用对整数命令，浮点命令和其他低级存储器命令具有特别且独特的要求。