计算与存储性能的分析与测试

计算-CPU

理论分析

评价标准

• 指令执行速度
• 功耗比

关键参数

• 主频。CPU 的时钟频率，主频越快，速度越快。计算机的操作在时钟信号的控制下分步执行，每个时钟信号周期完成一步操作。
• 睿频。CPU 可以稳定运行的上限速率，功耗管理智能调整 CPU 频率，使真实频率高于主频。
• 缓存。用于减少处理器访问内存所需平均时间的存储器。可分为一级缓存，二级缓存，三级缓存，缓存的结构和大小对 CPU 速度的影响非常大。
• 核心。“三个臭皮匠顶个诸葛亮”，对于独立的进程，多核心各行其事，但对资源存在竞争的线程，不能发挥 100%的功效。
• 超线程。CPU 在执行命令时，往往利用内部一个模块，如计算、访问内存等，超线程技术则利用闲置的 CPU 模块执行命令。
• 多路。服务器 CPU 支持在单台机器多个 CPU。

CPU 信息

测试实践

测试工具

• CPU-Z 2.0.0
• windows10 资源管理器
• go 1.13 -bench 模块

测试过程

• 利用go的benchmark模块编写基准测试程序

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  func BenchmarkCPUHz(b *testing.B) { a:=0 for i := 0; i < b.N; i++ { a++ } }

• 低功耗条件下测试

  

• 计算 ，实际频率1.87GHz为CPU低功耗睿频。

• 高功耗条件下测试

  

• 计算 ，实际频率3.50GHz为CPU高功耗睿频。

结果分析

• 睿频与功耗。睿频通常可高于主频 10%-50%，睿频由 CPU 调度，其功耗也会大幅增加，对笔记本电脑而言，接通电源与否对 CPU 性能影响极大。
• 多核。受限于竞争资源，大部分中小型软件利用率较低。
• 超线程。一般情况下高于单核，由于超线程管理的额外开销，特殊情况反而弱于单核单线程。
• 缓存。每级缓存命中率约在 80%，可软件层面优化。

存储-硬盘

理论分析

评价指标

• 读/写速度
• 容量

关键参数

• 连续读/写速度。在磁盘一段连续空间上读写文件的速度，应用场景为传输、备份文件
• 4K 读/写速度。随机读取不连续 4K 大小的速度，应用场景为软件、游戏运行时加载资源。
• 接口类型，常见的家用接口有 SATA、M.2，服务器的 SAS。总线速度上限，如下

  SATA2.0	SATA3.0	PCI-E 3.0	PCI-E 4.0
  250MB/s	600MB/s	1000MB/s x 带宽	2000MB/s x 带宽

硬盘信息

测试实践

测试工具

• AS SSD 2.0.7316
• HD-Tune Pro 5.75
• Crystal Disk Info 8.15.2

测试过程

• 读/写测试

结果分析

• 顺序读/写，读速高达 1991.93MB/s，是机械硬盘理论上限的 3 倍以上。
• 4K读/写，读速 38.90MB/s，写速 90.11MB/s。通常机械硬盘的 4K 读写速度只有个位数，某宝的机械硬盘绝大部分没有此项数据。

实验心得

• 明确需求是第一要务。在计算资源丰富的今天，明确自身应用场景，才能不被淹没在各种指标信息的汪洋大海之中。
• 应用场景
  • 游戏，选购建议单核高频，固态硬盘。大部分游戏对多核的优化较差（开发成本高），计算任务集中在单个 CPU 上。游戏在启动和运行时，需要从硬盘读取大量的美术资源和多组小文件。
  • 文件备份,影音娱乐，选购建议CPU随意，小容量固态+大容量机械。机械硬盘单位容量价格更低，且保存时间相对于固态更长。固态硬盘在长时间（4~5 年）不通电的情况下，内存电子约束减弱，可能会造成部分文件损坏。如有移动传输需求，机械硬盘在较低高度坠落极有可能造成硬盘损坏，固态硬盘由于内部结构不存在机械结构，抗摔能力更强。
  • 专业软件，选购建议多核低频，固态硬盘，专业软件多核优化较好，计算能力一定条件下，增加并行核数比提高主频成本更低。