内存带宽测试-STREAM的使用

一：STREAM的起源    

     STREAM测试工具是由时为美国Delaware大学教授 John McCalpin提出和完成的, 现在随着John McCalpin教授的工作变动， 负责 STREAM 的维护和改进的所有工作人员也转移到了Virginia大学的计算机科学系。

二：STREAM的用途

      STREAM是一套综合性能测试程序集，通过fortran和C两种高级且高效的语言编写完成，由于这两种语言在数学计算方面的高效率， 使得 STREAM 测试例程可以充分发挥出内存的能力。 STREAM 测试得到的是可持续运行的内存带宽最大值，而并不是一般的硬件厂商提供的理论最大值。

三：软件环境准备

    采用最新的内核版本的linux，测试时系统启动到单用户模式，可以通过编辑/etc/inittab文件，把其中的
    id:5:initdefault
    编辑为
    id:3:initdefault
    将一些没有必要的系统守护进程去掉，可以运行ntsysv命令，关闭除了irqbalance和messagebus.之外的系统服务进程，也可以节省系统的资源。

四：STREAM的使用方法

    1、下载STREAM源程序 stream.tar （http://www.nersc.gov/users/computational-systems/cori/nersc-8-procurement/trinity-nersc-8-rfp/nersc-8-trinity-benchmarks/stream/）

    2、解压stream.tar, 进入目录stream；

    3、打开Makefile文件（如下图），根据平台修改编译器，以及打开需要的编译选项，例如：使用多线程打开#CFLAGS += -fopenmp编译选项，等。

     编译 make ;

    4、执行 (结果如下图)

      ./stream_c.exe

5、执行结果说明

    以上测试是默认的单线程测试结果。

   主要有四种数组的运算，测试到内存带宽的性能,分别是:
   数组的复制(Copy)、数组的尺度变换(Scale)、数组的矢量求和(Add)、数组的复合矢量求和(Triad)。
   数组的大小：Array size = 20000000

五：数据维度N定义

     其中STREAM ARRAY_SIZE对测试结果影响较大。修改数组的大小，迭代的次数、数组的偏移等在源文件中。其中，数组的偏移最好对齐（如下图）。

其中N指定计算中a[],b[],c[]三个数组的大小，且数组的值采用了双精度（8个字节）。数组的维数 N定义时需要注意以下几点：

   一、要充分考虑内存容量的需求，粗略估计是 N× 8（双精度） × 3 （三个数组）<= 0.6*M；M 是用户的可用内存。
   二、要保证测试过程中，使用到的内存容量要大于处理器内的缓存，只有这样才会有内存的操作，而不仅仅是对处理器内缓存的操作。
   三、为了保证测试可以持续一段时间，测试过程中内存带宽可以达到一定的最大值， 从而避免得不到实际最大峰值的情况，如果四项测试中有完成时间小于20微秒的情况，就需要适当的增大测试数组的维度 N。

另外，需要注意的是：-mcmodel=medium ；当单个Memory Array Size 大于2GB时需要在编译选项中添加此参数，否则编译出错。