[发明专利]浮点计算性能确定装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统的性能分析领域，尤其涉及用于确定计算机系统的CPU性能的设备和方法。

背景技术

中央处理器（Central Processing Unit，以下简称CPU）是计算机中最主要的设备之一，其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。由于CPU在整个电子计算机体系中的重要地位，因此其运算能力和执行速度就成为了人们关心的指标。衡量计算机系统的CPU计算性能的一个非常重要指标就是计算峰值或者称为浮点计算峰值，它是指计算机在单位时间内所能完成的浮点计算的最大次数。

一种计算机执行浮点计算能力的衡量标准为flop，即“每秒浮点操作次数（floating point operations per second)”的缩写。随着CPU性能的不断增强，每个计算机节点的计算能力也在不断提高，所以在新计算机体系中以Gflops（每秒10亿次浮点计算）为单位来衡量计算机的计算能力。

目前还没有一种可以准确和及时地统计计算机中的CPU的Gflops数据的设备和方法，现有的行业用户通常是根据自身应用程序的计算规模和数据量来计算出应用程序总体的计算能力，然后按照执行时间反推出计算机上系统中的每个计算节点或单个CPU内核的Gflops数值。

因此，需要一种能够以准确且快捷的方式为用户提供一个实时的系统Gflops运行数据的设备和方法，以便用户可以通过该Gflops数据来快速和准确地了解在计算机系统上运行的应用程序在这些计算节点上的实际工作效率。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便解决上述中的一个或者多个问题。

本申请的申请人发现，在大多数的CPU结构中（例如目前广泛使用的英特尔公司的Intel系列CPU中），在指令由CPU进行处理之前，会被分解为更小的子指令，即微操作（UOPS），而CPU中大多内置了多个用于统计有关CPU执行的各种微操作的数据的计数器，如果能够利用这些计数器所存储的有关浮点数运行的数据，则可以提供一种能够准确和及时提供有关CPU处理性能的方式。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定计算单元的浮点操作性能的方法，包括步骤：获取在一段时间内所述计算单元中的各种浮点微操作的数目；以及基于所述各种浮点微操作的数目和所述时间段的长度来确定所述计算单元的浮点操作性能，其中所述各种浮点微操作包括下列类型的浮点微操作：X87指令类型的浮点微操作、MMX指令类型的浮点微操作数目以及SSE指令类型的浮点微操作。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定计算单元的浮点操作性能的设备，包括：浮点微操作统计单元，可操作地耦接到所述计算单元，以便获取在一段时间内所述计算单元中的各种浮点微操作的数目；以及性能计算单元，与所述浮点微操作统计单元相连接，以便从所述浮点微操作统计单元接收各种浮点微操作的数目，并基于所述各种浮点微操作的数目和所述时间段的长度来确定所述计算单元的浮点操作性能，其中所述各种浮点微操作包括下列类型的浮点微操作：X87指令类型的浮点微操作、MMX指令类型的浮点微操作数目以及SSE指令类型的浮点微操作。

利用根据本发明的用于确定计算单元的浮点操作性能的方法和设备，通过对计算单元在某个时间段内所进行的各种浮点微操作数目进行统计，可以准确地确定该计算单元的浮点操作性能。

可选地，根据本发明的一个实施方式，SSE指令类型的浮点微操作包括与打包相关联的浮点微操作；以及与标量运算相关联的浮点微操作。这样，通过更全面地统计各种类型的浮点微操作，可以得到更准确的有关计算单元处理性能的更准确数据。

可选地，根据本发明的另一个实施方式，计算单元包括性能监控单元，该性能监控单元被配置为统计各种浮点微操作的数目，利用该性能监控单元所获取的各种浮点微操作的数目来计算该计算单元的浮点操作性能。由于目前大多数的中央处理器，都具有性能监控单元（PMU）来监控该中央处理器执行各种微操作的过程，利用PMU来获取中央处理器执行各种浮点微操作的统计信息，可以准确和快速地确定计算单元的浮点处理性能。