[发明专利]飞控嵌入式计算机性能测评方法

摘要

本发明公开了一种飞控嵌入式计算机性能测评方法，用于解决现有嵌入式计算机性能测评方法综合测试评价能力差的技术问题。技术方案是构建具有针对性的全面测试指标体系，对需要进行测试的飞控嵌入式系统给予综合评价。该方法针对飞控计算机的系统要求和特点，提出了处理器性能指标、存储器性能指标、I/O性能指标、同步处理性能指标、信号处理指标、数字信号处理、应用与逻辑运算指标和控制与显示性能指标等8个指标。运行这8个指标的测试程序，分别得到对应的测试结果；随后把这8个测试结果放入综合评价体系中，通过二次评价权重分配法和限界极差变换法的变换与计算得到整个飞控嵌入式计算机的性能分数，综合测试评价能力强。

主权项

1.一种飞控嵌入式计算机性能测评方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、针对处理器性能指标，测试CPU的MIPS和MFLOPS值；MIPS＝Num1/time  (1)MFLOPS＝Num2/(time2‑time1)  (2)式中，MIPS表示每秒处理的百万级的机器语言指令数，Num1表示测试程序执行指令数，time表示MIPS测试程序函数体执行时间；MFLOPS表示每秒百万个浮点操作，Num2表示测试程序浮点指令执行数，(time2‑time1)表示测试程序执行时间；步骤二、进行I/O性能测试，通过改变文件的大小和数量，测试数据的传输读/写速率以及读/写传输延迟；步骤三、进行包括紧密同步、帧同步以及异步运行三种方式的同步性能测试，将整个任务周期开始时需要进行的同步处理过程整体时间作为一个性能指标，其值为：任务周期同步平均时间＝两次握手同步平均时间+失步概率*失步处理平均时间；步骤四、应用与逻辑运算性能测试，包括插值计算和矩阵运算；插值计算分为线性内插和非线性内插，矩阵运算分为初始化、矩阵乘法、矩阵的转置和矩阵相加减；步骤五、存储器性能测试包括速率测试和传输时延测试；在测试时分别传输大文件和小文件，并且分别设置不同的数据块大小进行测试；传输时延测试采用两次传输时间差的方法：T＝2*time1‑time2  (3)式中，T表示存储器传输时延，time1为file1传输时间，time2为file2传输时间，其中file2的大小是file1的两倍，且其中的内容也是file1中内容的两份拷贝，并且令file1和file2均刚刚占满整个数据块；步骤六、进行数字信号处理，首先通过模数转换器将信号从模拟域转换至数字域，交由数字信号处理器进行处理，之后其输出结果通过数模转换器从数字域转换至模拟域；选取以下数字信号处理算法对数字信号处理器的性能进行测评：sinc插值运算、递归滤波运算、离散余弦变换运算和快速傅里叶变换运算；步骤七、飞控系统信号处理，包括数字量和离散量的信号监控；计算数字量信号监控平均时间：Time1＝∑(P_i*time_i/m)，i∈[1,7]  (4)及离散量信号监控平均时间：Time2＝∑(Q_k*time_k/n)，k∈[1,6]  (5)式中，Time1表示数字量信号监控平均时间，P_i表示7种类别的输入信号分别对应的出现概率，m＝7表示数字量信号监控处理有7个类别；Time2表示离散量信号监控平均时间，Q_k表示6种类别的离散量输入信号分别对应的出现概率，n＝6表示离散量信号监控处理中的6个类别；步骤八、进行飞控嵌入式计算机控制/显示相关性能测试，包括三角形填充率、像素填充率、显存读速度/写速度、颜色空间变换、图像旋转变换5个测试项；使用三角形填充图形，根据需要的填充三角形数量和绘图所用时间计算填充速率；利用函数绘制一个长矩形条，矩形条按照设定角度进行旋转；用单位三角形去填充长矩形条，从而获得单位时间填充的三角形生成数量，而每个三角形所占用的像素大小已知，得到飞控嵌入式计算机系统的像素填充率；接着测试显存的读速度和写速度；将RGB颜色空间的数据转换为彩印使用的CMYK颜色空间、XYZ颜色空间和HSL颜色空间，计算得到色彩空间变换时间；计算图像中各个像素点旋转后坐标，通过这种方法对标准bmp图像进行旋转，得到旋转一次的时间x₁＝dcos(b‑a)＝dcosbcosa+dsinbsina＝x₀cosa+y₀sina  (6)y₁＝dsin(b‑a)＝dsinbcosa‑dcosbsina＝‑x₀sina+y₀cosa  (7)式中，(x₀,y₀)为像素点原始坐标，(x₁,y₁)为像素点旋转后坐标，该像素点与原点之间连线与水平轴的夹角为b，图像旋转角度为a，d表示该像素点距离图像中心的距离；步骤九、将步骤一至步骤八得到的测试结果放入综合评价体系中并应用限界极差变换法；权重总和为100，从第j个性能模块对应的n位专家给出的n个评估值中剔除掉最小值与最大值，将剩下的n‑2个评估值的期望值作为该性能模块的待定权重W_j值为：以及各性能模块所有性能权重值之和H_j为：接着从n位专家对某性能指标做出的权重评估值数组中，剔除最小值和最大值，剩下n‑2个权重评估值的期望值即为该性能指标在该模块内部的权重值w_j为：在整个飞控嵌入式系统中，第i个模块的第j个性能指标在整体系统中的最终权重值h_ij可由w_j和H_i相乘得到：h_ij＝w_j×H_i  (11)式中，X_j表示所有专家针对第j个性能模块进行评估的评估值构成的已从小到大排序的数组，由于最小值X_j[0]与最大值X_j[n‑1]已经被剔除，因此只需通过剩余n‑2个评估值求得第j个性能模块的待定权重值；第j个性能模块的待定权重值为W_j；接着从n位专家对某性能指标做出的权重评估值数组中，剔除最小值和最大值，剩下n‑2个权重评估值的期望值即为该性能指标在该模块内部的权重值w_j，x_j[i]表示第i位专家给出的第j个性能指标在其所在模块内部所占的权重评估值；步骤十、根据得到的权重，通过限界极差变换法进行无量纲化；关于正向指标，其无量纲化过程为以及负向指标，其无量纲化过程为：通过new_ij和h_ij相乘得到飞控嵌入式计算机进行综合评价所得结果Score：式中，num_i表示第i个模块中的性能指标的个数，new_ij表示第i个模块中第j个性能指标经测试之后，再经过指标无量纲化转换成的测量值，h_ij表示第i个模块中第j个性能指标在系统中占据的权重值。