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[资源分享]     CPU性能测试——CoreMark篇

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  • 2021-01-08 11:20:15
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    本文将介绍使用CoreMark测试程序对我们小组自研芯片进行性能的测试,记录了CoreMarK工具的使用以及对其测试结果进行分析
    测试环境:
    PC OS: Ubuntu20.04 LTS
    CPU: 自研CPU(ARCH=riscv64,ISA=rv64imafdc)
    Kernel: CPU使用的内核为Linux4.15
    CoreMark: CoreMark v1.01
    GNU: riscv64-unknown-linux-gnu

    1、CoreMark简介

      CoreMark是由EEMBC(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)Shay Gla-On2009年提出的一项基准测试程序,CoreMark的主要目标是简化操作,并提供一套测试单核处理器核心的方法。测试标准是在配置参数的组合下单位时间内运行的CoreMark程序次数(单位:CoreMark/MHz),该数字值越大则说明测试的性能越好。
      目前在嵌入式CPU行业中普遍公认的性能测试指标的标准主要使用以下三种,MIPSDhrystoneCoremark,而CoreMarkDhrystone一样,拥有体积小、方便移植、易于理解、免费并且显示单个数字基准分数。与Dhrystone不同的是,Dhrystone的主要部分实际上暴露了编译器优化工作负载的能力,而不是实际MCUCPU的能力,的性能,而CoreMark具有特定的运行和报告规则,从而可以避免由于所使用的编译库不同而导致的测试结果难以比较。

    2、获取源码

      EEMBC在将CoreMark源码托管在GitHub上可以访问github.com/eembc/coremark直接点击下载获得源码;也可以通过git命令下载到本地。

    imaginemiracle@:Download$ git clone https://github.com/eembc/coremark.git
    imaginemiracle@:Download$ cd coremark/
    imaginemiracle@:coremark$ ls
    barebones         core_main.c  coremark.md5   core_state.c  cygwin  freebsd     linux    macos     README.md  simple
    core_list_join.c  coremark.h   core_matrix.c  core_util.c   docs    LICENSE.md  linux64  Makefile  rtems
    

    CoreMark项目的详细介绍,可以查阅当前目录下“coremark/docs/html/index.html”。该项目以下是当前目录的个文件介绍:

    #在tree命令的输出中,作了部分删除(不影响分析整个CoreMark工程)
    imaginemiracle@:coremark$ tree
    .
    ├── barebones	 --移植到裸机环境下需要修改的目录
    │   ├── core_portme.c		--移植的目标平台配置信息
    │   ├── core_portme.h		--计时以及板级初始化实现
    │   ├── core_portme.mak		--该子目录的makefile
    │   ├── cvt.c
    │   └── ee_printf.c			--打印函数串口发送实现
    ├── core_list_join.c	--列表操作程序
    ├── core_main.c			--主程序
    ├── coremark.h			--项目配置与数据结构的定义头文件
    ├── coremark.md5		
    ├── core_matrix.c		--矩阵运算程序
    ├── core_state.c		--状态机控制程序
    ├── core_util.c			--CRC计算程序
    ├── cygwin				--x86 cygwin和gcc 3.4(四核,双核和单核系统)的测试代码
    │   ├── core_portme.c
    │   ├── core_portme.h
    │   └── core_portme.mak
    ├── freebsd				--以下同理,是在不同操作系统下的测试代码
    │   ├── ...
    ├── LICENSE.md
    ├── linux
    │   ├── ...
    ├── linux64
    │   ├── ...
    ├── macos
    │   ├── ...
    ├── Makefile			
    ├── README.md			--自述文件,CoreMark项目的基本介绍
    ├── rtems
    │   ├── ...
    └── simple
        ├── ...
        └──
    

    3、移植到riscv64架构

    [注]:若移植的平台是ARM Cortex-M系列的裸机系统,只需要修改“coremark/barebones”目录下的文件即可。
    将当前目录下linux64目录拷贝一份为riscv64分支:

    imaginemiracle@:coremark$ cp -rf linux64/ riscv64
    imaginemiracle@:coremark$ vim riscv64/core_portme.mak
    

    修改CCriscv64-unknown-linux-gnu-gcc即可(默认已经配置好riscv64-linux-gnu工具链,有很多优秀的博客介绍了riscv chaintool的编译安装过程可以自行查阅参考):

    #core_portme.mak文件
    
    OUTFLAG= -o
    # Flag: CC
    #   Use this flag to define compiler to use
    # ===========================Alter by me===========================
    CC = riscv64-unknown-linux-gnu-gcc
    # ============================End Alter============================
    # Flag: CFLAGS
    #   Use this flag to define compiler options. Note, you can add compiler options from the command line using XCFLAGS="other flags"
    PORT_CFLAGS = -O2
    FLAGS_STR = "$(PORT_CFLAGS) $(XCFLAGS) $(XLFLAGS) $(LFLAGS_END)"
    CFLAGS = $(PORT_CFLAGS) -I$(PORT_DIR) -I. -DFLAGS_STR=\"$(FLAGS_STR)\"
    #Flag: LFLAGS_END
    #   Define any libraries needed for linking or other flags that should come at the end of the link line (e.g. linker scripts). 
    #   Note: On certain platforms, the default clock_gettime implementation is supported but requires linking of librt.
    LFLAGS_END += -lrt
    # Flag: PORT_SRCS
    # Port specific source files can be added here
    PORT_SRCS = $(PORT_DIR)/core_portme.c
    
    LOAD = echo Loading done
    RUN = 
    
    OEXT = .o
    # ===========================Alter by me===========================
    EXE = .rvexe
    # ============================End Alter============================
    

    4、编译生成coremark.rvexe

    编译命令:

    imaginemiracle@:coremark$ make PORT_DIR=riscv64
    

    编译结果如下,会出现错误。

    ./coremark.rvexe  0x0 0x0 0x66 0 7 1 2000 > ./run1.log
    /bin/sh: 1: ./coremark.rvexe: Exec format error
    make[1]: *** [Makefile:112: run1.log] Error 2
    make[1]: Leaving directory '/media/imaginemiracle/Disk_D/Linux_Workspace/riscv-project/File_System_test/sifive_coremark/test/coremark'
    make: *** [Makefile:99: rerun] Error 2
    
    imaginemiracle@:coremark$ file coremark.rvexe
    coremark.rvexe: ELF 64-bit LSB executable, UCB RISC-V, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-riscv64-lp64d.so.1, for GNU/Linux 3.0.0, with debug_info, not stripped
    

    仔细查看该错误并不是编译过程发生的错误,而是在运行编译出的coremark.rvexe报错,答案是肯定的,因为该可执行文件的架构是riscv64,而当前环境架构是x86

    5、在目标平台上运行coremark.rvexe测试性能

    下图是在我们自研CPU上CoreMark的测试结果,其中Iterations/Sec就是在跑分榜上CoreMark的值,根据该值和其它参数可以对比各微处理器的性能。

    在这里插入图片描述

    6、CoreMark跑分榜

    目前可以看到EEMBC已经上传了592款型号的微控制器CoreMark跑分结果,可以在EEMBC的coremark/scores里看到。(注:下图获取时间为2020-12-31
    在这里插入图片描述

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