MIPS 、DMIPS、MFLOPS 是 什么?

本文介绍了MIPS作为衡量CPU速度的指标,包括其历史和发展。同时,文章还对比了不同类型的性能评估标准,如DMIPS和MFLOPS,以及它们在整数和浮点运算方面的应用。

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MIPS
Million Instructions Per Second的缩写,每秒处理的百万级的机器语言指令数。这是衡量 CPU速度的一个指标。像是一个Intel 80386 电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令,既我们可以说80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指标。

MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商,在RISC处理器方面占有重要地位。1984年,MIPS计算机公司成立。1992年,SGI收购了MIPS计算机公司。1998年,MIPS脱离SGI,成为MIPS技术公司。

MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初,1986年推出R2000处理器,1988年推R3000处理器,1991年推出第一款64位商 用微处器R4000。之后又陆续推出R8000(于1994年)、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型号。

随后,MIPS公司的战略发生变化,把重点放在嵌入式系统。1999年,MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准,为未来MIPS处理器的开 发奠定了基础。新的架构集成了所有原来NIPS指令集,并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核 (core)MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年,MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

DMIPS

DMIPS是我最近才去深入了解的一个单位,以前看到都不求甚解了,汗一下...

D是Dhrystone的缩写,他表示了在Dhrystone这样一种测试方法下的MIPS,Dhrystone是一种整数运算测试程序。下面是在FOLDOC上的解释:

Dhrystone
A short synthetic benchmark program by Reinhold Weicker weicker.muc@sni.de, weicker.muc@sni-usa.com, intended to be representative of system (integer) programming. It is available in ADA, Pascal and C.The current version is Dhrystone 2.1. The author says, "Relying on MIPS V1.1 (the result of V1.1) numbers can be hazardous to your professional health."
Due to its small size, the memory system outside the cache is not tested. Compilers can too easily optimise for Dhrystone. String operations are somewhat over-represented.
(2002-03-26)
(c) Copyright 1993 by Denis Howe


MFLOPS

MFLOPS在FOLDOC上的解释如下:

A benchmark which attemps to estimate a system's floating-point "MFLOPS" rating for specific FADD, FSUB, FMUL and FDIV instruction mixes.

是一种基于浮点运算的CPU测试程序,当然,这种测试的结果也以 MFLOPS来加以表示,代表了CPU处理浮点运算的能力。


CPU性能评估采用综合测试程序,较流行的有Whetstone 和 Dhrystone 两种。Dhrystone主要用于测整数计算能力,计算单位就是DMIPS。采用Whetstone 主要用于测浮点计算能力,计算单位就是MFLOPS。
### 计算MIPS MIPS(Million Instructions Per Second),即每秒百万条指令,用于衡量处理器执行整数定点指令的速度。对于给定的一个程序,MIPS可以通过下面的公式计算得出: \[ \text{MIPS} = \frac{\text{IC}}{\text{T} \times 10^6} \] 其中, - IC 表示指令计数,也就是程序运行期间所执行的总指令数量; - T 是指该程序完成所需的时间,单位为秒。 此表达方式有助于理解CPU在特定工作负载下的表现[^1]。 ### 计算MFLOPS 另一方面,MFLOPS (Million Floating Point Operations Per Second) 主要用来测量浮点运算性能。其定义为一秒内可以完成的浮点操作次数除以一百万。具体到实际应用中,通常会通过专门设计的基准测试软件来进行测定,并最终报告结果为MFLOPS的形式。这反映了CPU处理复杂科学计算任务时的表现[^3]。 为了更直观地展示如何计算这两个指标,这里提供一段Python伪代码作为参考实现: ```python def calculate_mips(instruction_count, execution_time_seconds): """Calculate MIPS based on instruction count and time taken.""" mips_value = instruction_count / (execution_time_seconds * 1_000_000) return round(mips_value, 2) def calculate_mflops(floating_point_operations, execution_time_seconds): """Calculate MFLOPS given floating point operations performed and elapsed time.""" mflops_value = floating_point_operations / (execution_time_seconds * 1_000_000) return round(mflops_value, 2) ``` 上述函数`calculate_mips()`接收两个参数:一个是程序执行过程中产生的指令总数;另一个则是整个过程耗时多少秒。而`calculate_mflops()`则接受浮点运算的数量以及相应的执行时间来返回对应的MFLOPS数值。
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