服务器运算能力如何计算，或者说CPU的运算能力如何计算？

中央处理器运算能力是用字长来区分的。中央处理器是电脑的心脏，由运算器和控制器组成，内部结构分为控制器、运算器和存储器，这三个部分相互协调，可以进行判断、运算和并控制电脑各部分协调工作。目前流行的中央处理器为英特尔酷睿中央处理器，分为双核、四核和八核。双核中央处理器是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心。衡量中央处理器的指标是字长，字长是电脑能直接处理的二进制数据的位数，标志着电脑处理数据的能力，字长决定了电脑运算的能力和精度，字长越长，电脑的运算能力越强，精度越高，有效数据的存储单元数越多，寻找地址的能力越强。现在个人电脑的字长分为十六位、三十二位和六十四位。可以进行高速数据交换的存储器叫做缓存，也叫高速缓存。中央处理器一般会从缓存读取数据，中央处理器没有数据时才会向内存调用数据。缓存容量越大，中央处理器的性能越好。中央处理器的缓存分为一级缓存和二级缓存。酷睿处理器中，四个核心的内存控制器和缓存都在单一的晶元上面。

当我们的程序开得多了，CPU的使用率就会上升，那CPU使用率是如何计算的呢?下面就让我给大家说一下CPU使用率是如何计算的。

CPU使用率的算法

方法 1: 使用CPU的处理能力基准计算实时CPU占用率

具体描述:

(1) 在RTOS系统启动前, 使用Tick中断测试CPU的处理能力基准 CPUPerformanceBase

(2) 在系统进入运行后, 使用空闲任务执行与测试CPU处理能力基准完全相同的算法, 得到RTCPUPerformance.

(3) 周期地计算CPU占用率, 并清除RTCPUPerformance的值, 一般每秒钟计算一次:

RealTime CPU Load = 1 - (RTCPUPerformance/CPUPerformanceBase) * 100%

优点:

(1) 实现简单

(2) 所得到的CPU占用率非常准确, 误差只取决于CPUPerformanceBase的测试结果和整除时的余数, 通常误差小于

1%

(3) 不占用硬件资源

缺点:

(1) CPU必须一直全速运行, 不能修改CPU主频, 也不能使CPU进入掉电保护模式

(2) 不能得到系统中每个任务对CPU占用率的贡献

(3) 必须有一个空闲任务才能计算

评价:

这个算法只适用于工控, 电信等对不需要使CPU进入掉电保护模式的领域.

方法2: 在Tick中断中对RTOS中的任务进行采样

具体描述:

(1) 系统进入运行后, 每次Tick中断发生时, 采样一下当前正在执行的任务, 如果CPU处于HALT态, 累加haltTimes

(2) 周期性地计算CPU占用率, 一般每秒钟计算一次, 并清除haltTimes:(tickIntFrequance表示Tick中断的发生频率)

RealTime CPU Load = haltTimes / tickIntFrequance

某个任务对CPU占用率的贡献 = 一个周期内该任务被采样到的次数 / tickIntFrequance * 100%

优点:

(1) 实现简单

(2) 支持CPU掉电模式

(3) 可以大致得到每个任务对CPU占用率的贡献

缺点:

(1) 误差取决于Tick的频率和OS中每个任务的运行时长, 因此误差非常大

评价:

这个算法适用于对CPU占用率精度要求不高的消息电子产品.

方法3: 精确计算每个任务对CPU占用率的贡献

具体描述:

(1) 除Tick中断外,另开一个比Tick中断频率快若干倍的周期中断(就叫AUXTimer中断吧), 这个中断只对一个计数器执

行一次累加.

(2) 在OS每次执行任务切换时读取该计数器的值(AUXTimer), 并保存到TCB中, 比如, 从任务Task1切换到任务Task2,

算法如下:

Task1, 换出动作:

task1的结束运行时间 = AUXTimer的当前值

task1的总运行时间 = task1的总运行时间 + task1的结束运行时间 - task1的开始运行时间

Task2, 换入动作:

task2的开始运行时间 = AUXTimer的当前值

(以上算法中没有考虑数字回绕, 在工程实现时应当考虑, 发生回绕后任务的结束运行时间小于任务的开始运行时间.

(3) 周期性地计算CPU占用率, 一般每秒钟计算一次, 并清除每个任务的总运行时间, 下面的公式中, 一个周期内的总时

间等于AUXTimer周期除以Tick周期得到的倍数:

某个任务对CPU占用率的贡献 = 一个周期内该任务的总运行时间 / 一个周期内的总时间

RealTime CPU Load = 所有任务的CPU占用率之和

对这个方法进行简单改进, 就可以实现对CPU占用率进行实时测量, 看官自己动动脑筋吧.

优点:

(1) 误差取决于AUXTimer中断的频率, 可以非常精确地得到每个任务对CPU占用率的贡献

缺点:

(1) 复杂, 加大了任务切换时的开销

(2) 和前两种算法相比, 这个算法要多占用一个硬件资源

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