机载嵌入式系统基准测试方法

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1、航空学报ActaAeronauticaelAstronauticaSinicaApr．252016V01．37No．41327—1335ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaaedu．CFIhkxb@buaa．educrl机载嵌入式系统基准测试方法郝玉锴1’*，崔西宁1’2，李雷雷3”，杨琼11．中航工业西安航空计算技术研究所，西安7101152．西安电子科技大学计算机学院，西安7100713．白城兵器试验中心，白城1370014．西安电子科技大学机电工程学院，西安710071摘要：性能评测是查找嵌入式计算机系

2、统性能瓶颈、指导设备选型、平衡相关部件、优化系统结构以及提高系统实际性能的重要方法。在介绍了机载嵌入式计算机系统性能评测的指标和基本方法之后，重点分析了使用基准测试程序的测试方法和特点，以及基准测试方法的对比测试原理、不同测试环境的构建以及主要测试过程；选取了SPECCPU2000基准测试程序集针对机载嵌入式环境进行裁剪和移植，对某国产机载嵌入式实时操作系统分别以不同的嵌入式操作系统、嵌入式文件系统和编译选项为变量参数进行对比测试，得出了国产操作系统与国外同类商用操作系统运行实际应用程序的性能基本相当的结论，另外也得出文件系统对计算类基准程序的结果影

3、响较小以及编译优化后能够大幅提高嵌入式系统性能等结论。关键词：机载嵌入式系统；性能评测；基准测试；标准性能评估机构；国产嵌入式操作系统中图分类号：V247．119文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)04—1327—09机载电子系统是飞机的重要组成部分之一，在几十年的发展中，其结构不断演变，经历了从独立式、联合式、综合化到高度综合化的发展过程[1]。为了提高通用硬件资源、通信资源、嵌入式实时系统及通用软件规模的复用性，综合模块化航电(IMA)体系结构逐渐被运用在军用和民用飞机上[2≈]，其在带来灵活性、复用性和共操作性的同时也导致了软

4、件规模的不断扩大，增加了测评的难度[4]。此外，中国的机载嵌入式计算机系统通常由不同机构和部门研究、设计和生产，根据应用领域的不同，机载计算机也相应地形成不同的类别，各类机载计算系统也有各自不同的测评方法，在性能评测方面，软硬件均有各自不同方面和角度的性能指标。同时，符合ARINC653等标准的国产机载嵌入式实时操作系统除操作系统自身的性能指标外，也需要结合实际的应用软件和硬件来评估其性能。为了能够测试和提高机载嵌入式计算机的实际运行性能，需要结合应用特点，建立系统评价模型，进行定量分析，找出性能瓶颈，并以瓶颈人手，平衡相关部件性能，优化系统结构。正

5、确、真实、全面的性能评测是指导嵌入式计算机改进和优化，充分发挥最优性能的一个必不可少的方法。在机载嵌入式计算环境中，性能的收稿日期：2015．05—28；退修日期：2015．06．30；录用日期：2015-07．20；网络出版时间：2015-07·3009：42网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929V．20150730．0942002．htmI基金项目：国家科技重大专项(2012ZX0104I-006)；航空科学基金(20122031006，2013zc31005)；工信部民机专项基金(MJ-S-2012-05)*通

6、讯作者Tel：029—89186456E—mail；ykhao@stu．xidian．educn孚l用格式：郝玉锴，崔西宁，李雷雷，等．机载嵌入式系统基准撼试方法[J_7航空学报，2016，37(4)：1327-1335．HAOYK，CUIXN，uLL。etal，Avionicsembeddedsystembenchmarktestmethod[J

7、．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2016．37(4)：1327-1335．航空学报度量涉及到求解问题的规模与分类、具体嵌入式计算机的性能、影响算法发挥的关键因素、

8、性能评价准则等多方面的内容睁6

9、。机载嵌入式计算机系统性能评价的主要目的之一就是从体系结构角度出发指导机载嵌人式计算机的平衡设计，提高系统实际性能。本文从国际上各种嵌入式计算机系统性能评价技术的研究状态和热点方法出发，研究了嵌入式系统常用的测试指标和测试方法。在此基础上，围绕“准确评价机载嵌入式计算机系统实际运行性能”这一目标，对使用基准测试方法的IMA结构机载嵌入式计算机性能评价技术开展了分析和研究。1机载嵌人式系统性能评测技术1．1测试指标在机载嵌入式系统性能测试过程中，为了能定量地描述性能特性，需要定义一系列的性能指标口]，这些指标可以分为两类

10、：一类是根据嵌入式计算机的需求和构造原理等不同情况，建立的比较全面的直接反映系统性能高低的性能评价初始指标，