在嵌入式系統行業用於評價CPU性能指標的標準主要有三種：Dhrystone、MIPS、CoreMark，其中Dhrystone是一種古老的卻歷時30年而不衰的嵌入式系統處理器測試基準，至今仍為各大處理器生產廠商所採用。今天痞子衡就和大家詳細聊一聊Dhrystone。 ...
大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是微處理器CPU性能測試基準Dhrystone。
在嵌入式系統行業用於評價CPU性能指標的標準主要有三種：Dhrystone、MIPS、CoreMark，其中Dhrystone是一種古老的卻歷時30年而不衰的嵌入式系統處理器測試基準，至今仍為各大處理器生產廠商所採用。今天痞子衡就和大家詳細聊一聊Dhrystone。
一、經典性能測試標準集
在講Dhrystone之前，痞子衡想先給大家簡介一下19世紀70-80年代開始流行的幾個性能測試標準，它們分別是Livermore、Whetstone、Linpack、Dhrystone，這四個性能測試標準也被合稱為Classic Benchmark。這個網址簡單介紹了四大經典性能測試標準歷史 http://www.roylongbottom.org.uk/classic.htm。
細心的朋友應該會註意到Dhrystone與另一標準Whetsone名字有點類似，其實Dhrystone就是為了與演算法Whetsone區分而設計的。Whetsone於1972年所開發，主要目的是模仿60個1970年後的程式演算法。其最有名的版本為Fortran版，高度反映了60年代數字計算方向。Dhrystone與Whetsone不同之處在於其並不包括浮點運算。
二、Dhrystone標準
Dhrystone是由Reinhold P. Weicker在1984年提出來的一個基準測試程式，其主要目的是測試處理器的整數運算和邏輯運算的性能。Dhrystone首先用Ada語言發佈，後來Rick Richardson為Unix開發了用C語言編寫的Version 1.1，這個版本也成功的推動了Dhrystone的廣泛應用。
Dhrystone標準的測試方法很簡單，就是單位時間內跑了多少次Dhrystone程式，其指標單位為DMIPS/MHz。MIPS是Million Instructions Per Second的縮寫，每秒處理的百萬級的機器語言指令數。DMIPS中的D是Dhrystone的縮寫，它表示了在Dhrystone標準的測試方法下的MIPS。
2.1 獲取程式
Dhrystone程式的最新版本是2.1，其實際上於1988年便已停更。Dhrystone並沒有官網，所以想下載其源程式可能會有很多來源，有各種語言版本的實現，以及各種平臺下的移植程式。
Roy Longbottom，是一個來自英國政府電腦採購部門Central Computer and Telecommunications Agency (CCTA)的職員，他製作了一個PC性能測試結果網站，搜集了很多性能測試程式以及結果，其中便有Dhrystone，我們可以從他的網站下載Dhrystone源碼(C語言版)。
核心程式下載 http://www.roylongbottom.org.uk/classic_benchmarks.tar.gz
核心程式包下載後，在\classic_benchmarks\source_code\dhrystone2\下可找到源代碼。詳細文件目錄如下：
\classic_benchmarks\source_code\dhrystone2
\dhry.h --關於相容性的原型定義
\dhry_1.c --主程式入口
\dhry_2.c --演算法子程式如果是移植到ARM Cortex-M平臺下裸系統運行，一般只需要簡單修改dhry.h和dhry_1.c文件即可，Dhrystone本身並沒有太多移植工作，其源碼本是用作在PC上運行的，而在嵌入式系統里運行僅需要把一些文件I/O的相關代碼刪除即可，此外就是計時函數和列印函數的重實現。
2.2 配置參數
Dhrystone源碼幾乎沒有提供配置選項，唯一一個能算得上的配置就是關於REG的巨集定義，即你所選用的IDE和嵌入式平臺是否支持regiser關鍵字。
2.3 程式解析
讓我們嘗試分析Dhrystone主函數入口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;
// ...
// 定義和初始化關鍵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;
// ...
// 設置迴圈跑Dhrystone核心演算法程式次數
Number_Of_Runs = 5000;
do
{
Number_Of_Runs = Number_Of_Runs * 2;
count = count - 1;
// 開始迴圈跑Dhrystone核心演算法程式且記錄累計消耗時間
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);
// ...
// 最終信息的列印
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 結果格式
當移植好Dhrystone程式後，便可以開始跑起來了，下麵是一個主頻100MHz的Pentium處理器跑分結果：
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其中最核心的數據便是Dhrystones / second的數值。
2.5 跑分榜
Roy Longbottom的網站收集記錄了很多款處理器的Dhrystone跑分結果，可移步他的網站鏈接查看 http://www.roylongbottom.org.uk/dhrystone%20results.htm#anchorAndroid
至此，微處理器CPU性能測試基準Dhrystone痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
