嵌入式系统的性能评价

1. 度量项目

1.1 性能指标

部件性能指标

嵌入式系统的软硬件有许多具体指标，比如：加法时间、字长、储存器容量、存取时间、编译速度等

综合性能指标

吞吐率：单位时间内能够处理的作业数或事务数

实时性：对各种事件的响应时间

各种利用率：系统的各种资源的利用率

1.2 可靠性

可靠性指能正常工作的能力，一般用平均故障间隔时间 MTBF 来衡量

1.3 可维护性

可维护性指系统失效后在固定时间内可修复到规定功能的能力，一般用平均修复时间 MTTR 表示

1.4 可用性

可维修系统在某一时刻能提供有效使用的程度

1.5 功耗

系统电能消耗。嵌入式系统对功耗有严格的要求，从CPU内部的电源模式管理到外围接口，都尽量降低系统的功耗

1.6 环境适应性

环境适应能力，是否满足用户需求在特殊环境下工作

1.7 通用性

嵌入式系统都是专用系统，但是不同系统虽然功能上有差异，但在内部结构上有许多相似的地方，当一个系统完成后，要设计此类相似系统时，可以在前一系统基础上设计

1.8 安全性

安全性指嵌入式系统中程序和数据等信息的安全程度

1.9 保密性

确保系统内信息不被非法人员窃取，系统内设有保密措施，保护用户的数据

1.10 可扩展性

嵌入式系统在软、硬件方面的扩展能力，比如添加扩展功能板、升级相关功能

1.11 开发周期和性价比

嵌入式系统发展快，要求嵌入式系统设计开发周期尽可能短，尽早使用，占领市场；嵌入式系统对成本有要求，应在满足系统需求的基础上尽可能的降低系统的成本

2. 评价方法

2.1 测量法

通过一定的测量设备和测量程序，测得实际运行的嵌入式系统的各项性能指标或与之相关的量

测量方法要解决的问题：
- 根据研究的目的，确定要测量的系统参数

• 选择测量的方式和工具：

测量方式：采样方式(每隔一定的时间间隔，对系统的一些参数进行测量)；事件跟踪方式(先规定一些要测量的点，每当嵌入式系统出现这种事件时即进行一次测量)

测量工具：硬件测量工具、软件测量工具、固件测量工具和混合型测量工具

• 测量时工作负载的选择：侧脸结果应具有代表性，测量时，嵌入式系统应在测量者需求的工作负载(常用系统负载最重时)情况下运行。

2.2 模型法

对评价的嵌入式系统建立一个适当的模型，然后求出模型的性能指标，以便对系统进行评价

模型法分为分析模型发和模拟模型法

分析模型法中使用最多的是排队模型，排队模型：
- 输入流(何种规则到来)
- 排队规则(何种次序接收处理，例如先到先处理还是按照急迫程度)
- 服务机构(嵌入式系统中各种软硬件当作服务机构，需要处理的各种作业和命令当作顾客，使系统资源更符合要处理东西的需求，尽量不冗余也不亏欠)

为了使模型的使用对系统评价有价值，需要解决:
- 设计模型(根据对系统和工作负载的分析、测量等提出恰当的模型。一般设计出的模型只是部分反映出系统的性能，而且是所要关心的那部分特性)
- 解模型(如果有现成的排队论结论，则可直接使用，不然需要突出新的解法)
- 校准和证实模型(为了使模型化研究结果可靠，精度必须经过校准和证实，来达到可接受程度)

3. 评估嵌入式系统处理器的主要指标

3.1 MIPS

在单位时间内各类指令的平均执行条数。单位是每秒百万条指令

3.2 Dhrystone

基准是一个简单的C语言程序，被编译成大约2000条汇编代码，其测试基准符合古老的VAX系列标准。最新研究，Dhrystone不适合作为嵌入式系统的测试向量，具有许多漏洞

3.3 EEMBC

EEMBC基于每秒钟算法执行的次数和编译代码大小的统计结果，具有很高测量价值

本文从魏洪兴主编的《嵌入式系统设计师教程》学习得来的笔记