it架构评估方法（系统性能篇之性能指标与性能计算）

　　系统性能是一个系统提供给用户的众多性能指标的集合体。它既包括硬件性能，也包括软件性能。随着计算机技术的不断发展，根据不同的应用需要产生了各种各样的性能指标，如整数运算性能、浮点运算性能、响应时间、网络带宽、稳定性、I/O 吞吐量、SPEC-Int、SPEC-Fp、TPC、Gibson mix 等。要衡量这些性能指标，就需要性能计算。同时用户对性能需求的多样性和广泛性也更进一步加快了计算机技术的发展，并由此出现了一个新的分支：性能设计。性能设计主要包含两方面的内容：一是作为未来计算机技术发展的参考和规划；另一个则是对现有系统进行性能上的调整以达到最优化。系统性能的方面如下：

1. 性能指标：当前流行系统主要涉及的性能指标；
2. 性能计算：当前使用到的主要性能指标的计算方法；
3. 性能设计：对现有系统进行性能调整优化，并提供成熟的设计规则和解决方案；
4. 性能评估：对当前取得的性能指标进行评价和改进。

性能提升

　　性能指标，既包括软件，也包括硬件。在硬件中，既包括计算机，也包括各种通信交换设备，以及其他网络硬件；在软件中，既包括操作系统和各种通信协议，也包括各种参与到通信中的应用程序，如数据库系统、Web 服务器等。

• 计算机：时钟频率（主频）、高速缓存、运算速度、运算精度、内存的存储容量、存储器的存取周期、数据处理速率、响应时间、RASIS 特性、平均故障响应时间、兼容性。RASIS 特性是可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可维护性（Serviceability）、完整性（Integraity）和安全性（Security）五者的统称。
• 网络：设备级性能指标（主要指路由器）、网络级性能指标、应用级性能指标、用户级性能指标（可靠性和可用性）、吞吐量。
• 操作系统：系统的可靠性、系统的吞吐量、系统响应时间、系统资源利用率、可移植性。
• 数据库管理系统：数据库描述功能、数据库管理功能、数据库的查询和操纵功能、数据库维护功能。
• Web 服务器：最大并发连接数、响应延迟、吞吐量（每秒处理的请求数）、成功请求数、失败请求数、每秒点击次数、每秒成功点击次数、每秒失败点击次数、尝试连接数、用户连接数。

KPI

　　随着计算机系统复杂度的不断增长，性能指标也随之水涨船高，这也增加了衡量计算机系统性能的难度。如何在众多指标中选取合适的性能指标，以及选择何种衡量方法都成为一项重要的课题，因此也衍生了各种性能评估体系。

　　性能指标计算的主要方法有：定义法、公式法、程序检测法、仪器检测法。定义法主要根据其定义直接获取其理想数据，公式法则一般适用于根据基本定义所衍生出的复合性能指标的计算，而程序检测法和仪器检测法则是通过实际的测试来得到其实际值。

　　有些性能指标，在不同的环境中，其名字相同，但计算方式和结果可能相差甚远，例如，吞吐量、带宽等，在计算机、路由器、交换机和网络中多处出现了有关吞吐量的定义，但其具体的含义不尽相同。

1．MIPS 的计算方法

公式中，Fz 为处理机的工作主频，CPI（Cycles Per Instruction）为每条指令所需的平均时钟周期数，IPC 为每个时钟周期平均执行的指令条数。

2．峰值计算

　　衡量计算机性能的一个重要指标就是计算峰值或者浮点计算峰值，它是指计算机每秒钟能完成的浮点计算最大次数。包括理论浮点峰值和实测浮点峰值。理论浮点峰值是根据计算机理论每秒钟能完成浮点计算的最大次数，它主要是由CPU 的主频决定。

理论浮点峰值 = CPU 主频′CPU 每个时钟周期执行浮点运算的次数′系统中 CPU 数。

3．等效指令速度

　　静态指令使用频度指的是在程序中直接统计的计算机速度。动态指令使用频度指的是在程序执行过程中统计的指令速度。在计算机发展的早期，用加法指令的运算速度来衡量计算机的速度。后来发展成为等效指令速度法或吉普森（Gibson）法，在这种方法中，通常加、减法指令占 50%，乘法指令占 15%，除法指令占 5%，程序控制指令占 15%，其他指令占15%。

算盘：古老的计算机器