计算机类产品评标技术评分标准研究

评价标准

在计算机采购时,人们首先想到的三大件是:CPU性能、内存容量、显示器。由于显示器更新速度相对于CPU而言比较慢,同时,KVM的利用使得多台主机共用显示器的情况越来越多,所以,人们在采购计算机特别是服务器类的产品时,经常只评价主机的性能,因此,本文略过了与显示器相关的内容。

(一)CPU的性能指标

CPU是整个计算机系统的核心,它往往是各种档次计算机的代名词,CPU的性能大致上反映出计算机的性能,因此它的性能指标十分重要。其主要指标有:
    (1)主频:CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)。一般说来,主频越高,CPU的速度越快。但是,由于内部结构不同,并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。
   (2)内存总线速度(Memory-Bus Speed)--CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度。
   (3)扩展总线速度(Expansion-Bus Speed)--安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线接口卡的工作速度。
   (4)地址总线速度(Expansion-Bus Speed)--决定了CPU可以访问的物理地址空间。
   (5)数据总线宽度--决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。
   (6)内置协处理器--含有内置协处理器的CPU,可以加快特定类型的数值计算,某些需要进行复杂计算的软件系统,如高版本AUTO CAD需要协处理器支持。

(二)内存性能指标

(1)速度--内存速度一般用于存取一次数据所需的时间(单位一般为ns)作为性能指标,时间越短,速度就越快。
(2)容量--内存是电脑中的主要部件,它是相对于外存而言的。内存是***,但要受到主板支持最大的容量的限制,而且就是目前的电脑而言,这个限制仍是阻碍。
(3)内存的线数--指内存条与主板接触时接触点的个数,这些接触点就是金手指,有72线、168线和184线等。72线、168线和184线内存条数据宽度分别为8位、32位和64位。

--CPU封装

所谓“CPU封装技术”是一种将集成电路用绝缘的养料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例,我们实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌,而是CPU内核等元件经过封装后的产品。CPU封装对于芯片来说是必须的,也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的发挥还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造,因此它是至关重要的。由于各个厂商在每个封装盒内封装的芯片个数及封装技术的不同,导致了一个CPU所代表的含义不同,运算速度也有很大差异。随着CPU技术的发展,目前每台计算机上的CPU个数也在快速增加,32核、64核的机器逐渐普及。由于不同芯片之间需要进行同步协调工作,因此,计算机的性能与芯片数量不可能是线性关系,所以又出现了相同芯片数量不可能是线性关系,所以,又出现了相同芯片数量的计算机性能差距。

--精简指令集合复杂指令集

CPU本身只是在块硅晶片上所集成的超大规模集成电路,如此一颗精密的芯片为什么能够控制一个庞大而复杂的电脑系统呢?这就是CPU中所集成的指令集。所谓指令集,就是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合,而每一种新型的CPU在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。而指令集的先进与否,也关系到CPU的性能的发挥,它也是CPU性能体现的一个重要标志。CPU的指令集从主流的体系结构上分为精简指令集和复杂指令集,而在普通的计算机处理器上基本上是使用的复杂指令集。当精简指令集出现时,所有人都意识到其优越性,但是,当时在市场上处于绝对优势的INTEL公司为了保证自己产品的先发优势,通过提高自己的研发水平,使得自己采用技术落后的复杂指令集的产品在性能上能够超过采用精简指令集的产品,从而靠市场而不是技术保证了自己的产品优势。但是二者的竞争一直在继续。

--加工工艺与市场因素

在目前的CPU市场上,INTEL公司处于绝对优势,而AMD公司的产品只能以低价手段收获少量订单。因为在人们公认AMD产品的加工工艺要比INTEL公司产品差,因此,单纯从频率角度评价两者的产品无法满足招标人的意愿。

(三)机械硬盘的性能指标

1、每分钟转速(RPM,Revolutions Per Minute):这一指标代表了硬盘主轴马达(带动磁盘)的转速,比如5400RPM就代表该硬盘中的主轴转速为每分钟5400转。

2、平均寻道时间(Average Seek Time):如果没有特殊说明一般指读取时的寻道时间,单位为ms(毫秒)。这一指标的含义是指硬盘接到读/写指令后到磁头移到指定的磁道(应该是柱面,但对于具体磁头来说就是磁道)上方所需要的平均时间。除了平均寻道时间外,还有道间寻道时间(Track to Track或Cylinder Switch Time)与全程寻道时间(Full Track或Full Stroke),前者是指磁头从当前磁道上方移至相邻磁道上方所需的时间,后者是指磁头从最外(或最内)圈磁道上方移至最内(或最外)圈磁道上方所需的时间,基本上比平均寻道时间多一倍。出于实际的工作情况,我们一般只关心平均寻道时间。

3、平均潜伏期(Average Latency):这一指标是指当磁头移动到指定磁道后,要等多长时间指定的读/写扇区会移动到磁头下方(盘片是旋转的),盘片转得越快,潜伏期越短。平均潜伏期是指磁盘转动半圈所用的时间。显然,同一转速的硬盘的平均潜伏期是固定的。7200RPM时约为4.167ms,5400RPM时约为5.556ms。

4、平均访问时间(Average Access Time):又称平均存取时间,一般在厂商公布的规格中不会提供,这一般是测试成绩中的一项,其含义是指从读/写指令发出到第一笔数据读/写时所用的平均时间,包括了平均寻道时间、平均潜伏期与相关的内务操作时间(如指令处理),由于内务操作时间一般很短(一般在0.2ms左右),可忽略不计,所以平均访问时间可近似等于平均寻道时间+平均潜伏期,因而又称平均寻址时间。如果一个5400RPM硬盘的平均寻道时间是9ms,那么理论上它的平均访问时间就是14.556ms。

5、数据传输率(DTR ,Data Transfer Rate):单位为MB/s(兆字节每秒,又称MBPS)或Mbits/s(兆位每秒,又称Mbps)。DTR分为最大(Maximum)与持续(Sustained)两个指标,根据数据交接方的不同又分外部与内部数据传输率。内部DTR是指磁头与缓冲区之间的数据传输率,外部DTR是指缓冲区与主机(即内存)之间的数据传输率。外部DTR上限取决于硬盘的接口,目前流行的Ultra ATA-100接口即代表外部DTR最高理论值可达100MB/s,持续DTR则要看内部持续DTR的水平。内部DTR则是硬盘的真正数据传输能力,为充分发挥内部DTR,外部DTR理论值都会比内部DTR高,但内部DTR决定了外部DTR的实际表现。由于磁盘中最外圈的磁道最长,可以让磁头在单位时间内比内圈的磁道划过更多的扇区,所以磁头在最外圈时内部DTR最大,在最内圈时内部DTR最小。

6、缓冲区容量(Buffer Size):很多人也称之为缓存(Cache)容量,单位为MB。在一些厂商资料中还被写作Cache Buffer。缓冲区的基本要作用是平衡内部与外部的DTR。为了减少主机的等待时间,硬盘会将读取的资料先存入缓冲区,等全部读完或缓冲区填满后再以接口速率快速向主机发送。随着技术的发展,厂商们后来为SCSI硬盘缓冲区增加了缓存功能。这主要体现在三个方面:预取(Prefetch),实验表明在典型情况下,至少50%的读取操作是连续读取。预取功能简单地说就是硬盘“私自”扩大读取范围,在缓冲区向主机发送指定扇区数据(即磁头已经读完指定扇区)之后,磁头接着读取相邻的若干个扇区数据并送入缓冲区,如果后面的读操作正好指向已预取的相邻扇区,即从缓冲区中读取而不用磁头再寻址,提高了访问速度。写缓存(Write Cache),通常情况下在写入操作时,也是先将数据写入缓冲区再发送到磁头,等磁头写入完毕后再报告主机写入完毕,主机才开始处理下一任务。具备写缓存的硬盘则在数据写入缓区后即向主机报告写入完毕,让主机提前“解放”处理其他事务(剩下的磁头写入操作主机不用等待),提高了整体效率。

为了进一步提高效能,现在的厂商基本都应用了分段式缓存技术(Multiple Segment Cache),将缓冲区划分成多个小块,存储不同的写入数据,而不必为小数据浪费整个缓冲区空间,同时还可以等所有段写满后统一写入,性能更好。读缓存(Read Cache),将读取过的数据暂时保存在缓冲区中,如果主机再次需要时可直接从缓冲区提供,加快速度。读缓存同样也可以利用分段技术,存储多个互不相干的数据块,缓存多个已读数据,进一步提高缓存命中率。
    7、噪音与温度(Noise & Temperature):这两个属于非性能指标。对于噪音,以前厂商们并不在意,但从2000年开始,出于市场的需要(比如OEM厂商希望生产更安静的电脑以增加卖点)厂商通过各种手段来降低硬盘的工作噪音,ATA-5规范第三版也加入了自动声学(噪音)管理子集(AAM,Automatic Acoustic Management),因此目前的所有新硬盘都支持AAM功能。硬盘的噪音主要来源于主轴马达与音圈马达,降噪也是从这两点入手(盘片的增多也会增加噪音,但这没有办法)。至于热量,其实每个厂商都有自己的标准,并声称硬盘的表现是他们预料之中的,完全在安全范围之内,没有问题。这一点倒的是不用担心,不过关键在于硬盘是机箱中的一个组成部分,它的高热会提高机箱的整体温度,也许硬盘本身没事,但可能周围的配件却经受不了,别的不说,如果是两个高热的硬盘安装得很紧密,那么它还能承受近乎于双倍的热量吗?所以硬盘的热量仍需厂商们注意。

性能评测标准

为了整体评价一台计算机的性能,国际上不少组织也提出了相关的评测标准,比较受到大家认可的包括以下两种。

--TPCC

TPCC是专门针对联机交易处理系统(OLTP系统)的规范,一般情况下我们也把这类系统称为业务处理系统。几乎所有在OLTP市场提供软硬平台的国外主流厂商都发布了相应的TPC-C测试结果,随着计算机技术的不断发展,这些测试结果也在不断刷新。

标准由来

TPC(Transaction processing Performance Council, 事务处理性能委员会)是由数十家会员公司创建的非盈利组织,TPCC的成员主要是计算机软硬件厂家,而非计算机用户,其功能是制定商务应用基准程序的标准规范、性能和价格度量,并管理测试结果的发布。

TPC不给出基准程序的代码,而只给出基准程序的标准规范。任何厂家或其他测试者都可以根据规范,最优地构造出自己的测试系统(测试平台和测试程序)。为保证测试结果的完整性,被测试者(通常是厂家)必须提交给TPC-一套完整的报告(Full Disclosure Report),包括被测系统的详细配置、分类价格和包含5年维护费用在内的总价格。该报告必须由TPC授权的审核员核实(TPC本身并不做审计)。

测试模型

TPC-C测试用到的模型是一个大型的商品批发销售公司,它拥有若干个分布在不同区域的商品仓库。当业务扩展的时候,公司将添加新仓库。他个仓库负责为10个销售点供货,其中每个销售点为3000个客护提供服务,每个客户提交的订单中,平均每个订单有10项产品,所有订单中约1%的产品在其直接所属的仓库中没有存货,必须由其他区域的仓库来供货。同时,每个仓库都要维护公司销售的100000种商品的库存记录。

测试指标

TPC-C测试的结果主要有两个指标,即流量指标(Throughput,简称tpmC)和性价比(Price/Performance,简称Price/tpmC)。

流量指标(Throughput,简称tpmC):按照TPC组织的定义,流量指标描述了系统在执行支持操作、订单状态查询、发货和库存状态查询这4种交易的同时,每分钟可以处理多少个新订单交易。所有交易的响应时间必须满足TPC-C测试规范的要求,且各种交易数量所占的比例也应该满足TPC-C测试规范的要求。在这种情况下,流量指标值越大说明系统的联机事务处理能力越高。

性价比(Price/Performance,简称Price/tpmC):即测试系统的整体价格与流量指标的比值,在获得相同的tpmC值的情况下,价格越低好。

--SPEC CPU

SPEC是标准性能评估公司(Standard Performance Evaluation Corporation)的简称。SPEC是由计算厂家、系统集成商、大学、研究机构、咨询等多家公司组成的非营利性组织,这个组织的目标是建立、维护一套用于评估计算机系统的标准。

SPEC CPU 2006是SPEC组织推出的CPU子系统评估软件最新版,在早些年,业界使用的是其上一个版本SPEC CPU2000。和SPEC CPU2000一样,SPEC CPU2006包括了CINT2006和C FP2006两个子项目,前者用于测量和对比整数性能,而后者用于测量和对比浮点性能,SPEC CPU2006中对SPEC CPU2000中的一些测试进行了升级,并抛弃/加入了一些测试,因此两个版本测试得分并没有可比较性。

SPEC CPU测试中,测试系统的处理器、内存子系统和使用的编译器(SPEC CPU提供的是源码,并且允许测试用户进行一定的编译优化)都会影响最终的测试性能,而I/O(磁盘)、网络、操作系统和图形子系统对于SPEC CPU2006的影响非常的小。

评分标准建议

在具体的招标过程中,计算机性能固然是主要的考核指标,但是,由于不同的项目对硬件有不同的实际要求,系统的可靠性、兼容性等也必须充分考虑。

可靠性--也叫鲁棒性或健壮性,它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说,计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下,能否不死机、不崩溃。

兼容性--在实际的项目执行过程中,由于用户本身已经运行着相关系统,为了保护用户前期的设备投入,需要考虑与前期设备的兼容。

软件系统的需求--有时,为了满足用户运行的操作系统或软件应用,必须对硬件产品提出相应要求。

总之,随着计算机软硬件技术的发展,应用场景越来越复杂,简单的评价指标已经无法满足用户要求。针对计算机性能的要求,最简单的办法就是查询一些第三方的机器性能指标,并在招标文件中加以限定。对于用户特定的需求,必须在评分标准中给出一定的比重,从而保证采购到的产品能够得到达到用户满意。

结论

招标工作作为选商定商的手段,越来越受到大家的重视,计算机类产品随着无纸化办法的流行,招标量也在大幅增加。相关产品的功能细化,技术评分标准的制定也必须更具有针对性。

时间: 2024-10-09 22:23:14

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