硬件测试01-Stream内存性能测试工具
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【硬件测试】01-Stream内存性能测试工具
文章目录
一、前言
1、介绍说明
Stream内存性能测试工具是一套综合性能测试程序集，它主要通过Fortran和C两种高级且高效的语言编写而成，这两种语言在数学计算方面的高效率，使得Stream测试能够充分发挥出内存的能力
2、测试原理
Stream测试主要通过四种数组的运算来测试内存带宽的性能，这四种运算分别是：
- Copy（数组的复制） ：先访问一个内存单元读出其中的值，再将值写入到另一个内存单元。
- Scale（数组的尺度变换） ：先从内存单元读出其中的值，作一个乘法运算，再将结果写入到另一个内存单元。
- Add（数组的矢量求和） ：先从内存单元读出两个值，做加法运算，再将结果写入到另一个内存单元。
- Triad（数组的复合矢量求和） ：将Copy、Scale、Add三种操作组合起来进行测试，先从内存单元中读两个值a、b，对其进行乘加混合运算（a+因子×b），将运算结果写入到另一个内存单元。
3、软件特点
- 双精度测试 ：Stream测试采用双精度（8个字节）来进行数组的运算，这样可以更准确地反映出内存带宽的实际性能。
- 可持续运行 ：Stream测试得到的是可持续运行的内存带宽最大值，而不是一般的硬件厂商提供的理论最大值。
- 对CPU计算能力要求小 ：Stream测试主要测试的是内存带宽，对CPU的计算能力要求很小，这样可以更准确地反映出内存的性能。
二、部署测试
1、安装软件
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1.1、安装依赖
- Ubuntu
apt-get update
apt-get install gcc build-essential gfortran -y1.2、下载源码
下载
stream.c
源码文件
- 方式一
wget http://www.cs.virginia.edu/stream/FTP/Code/stream.c- 方式二
wget https://github.com/jeffhammond/STREAM/archive/refs/heads/master.zip
unzip master.zip
cd master1.3、编译可执行文件
设置编译参数，将
stream.c
源码编译为
stream
可执行文件，用于后续内存测试
gcc -O3 -mcmodel=small -fopenmp -DSTREAM_ARRAY_SIZE=117964800 -DNTIMES=3 stream.c -o stream-O3：用于指定编译器编译优化级别，当前设置参数为最高编译优化级别3-mcmodel=small：当单个Memory Array Size 大于2GB时需要设置此参数-fopenmp：用于启用OpenMP，适用于多核处理环境，一般需要开启，开启后测试默认使用线程数为CPU核数-DSTREAM_ARRAY_SIZE：用于指定测试数组（a[]、b[]、c[]）的大小，默认值为10000000，该参数值对测试结果影响很大该参数值需要远大于CPU最高级缓存（一般为L3 Cache），否则测试的性能就是CPU缓存的吞吐性能，而非内存的吞吐性能
-DNTIMES：用于指定执行次数，从所有测试结果中选最优值stream.c：用于指定stream源码文件-o stream：用于指定源码编译输出二进制文件名，示例编译好的二进制文件名为stream
由于stream.c源码推荐设置至少4倍最高级缓存，且STREAM_ARRAY_SIZE为double类型=8 Byte，计算公式如下
DSTREAM_ARRAY_SIZE = (<cpu个数> x <L3 Cache> x 1024 x 1024 x <缓存倍数>)/8 1.4、参考示例
- 查看当前cpu个数为1个，当前CPU最高缓存为L3 cache，缓存大小为3MB
# root@node51:~# lscpu | grep "cache"
L1d cache: 256 KiB
L1i cache: 256 KiB
L2 cache: 1 MiB
L3 cache: 3 MiB - 测试数组大小取值为CPU缓存大小300倍，即(1 x 3 x 1024 x 1024 x 300 )/8=117964800
# root@node51:~# gcc -O3 -mcmodel=small -fopenmp -DSTREAM_ARRAY_SIZE=117964800 -DNTIMES=3 stream.c -o stream2、运行测试
2.1、命令说明
- 使用多线程测试，指定运行线程数为当前CPU核数8
export OMP_NUM_THREADS = 8运行
./stream命令执行内存测试注：为避免出现误差，通常会执行3次取平均值作为测试结果
./stream2.2、参考示例
参考示例如下，指定运行线程数为8，重复执行3次测试，取3次
Best Rate MB/s
平均值作为测试结果
root@node51:/var/log/test/stream_5.10# export OMP_NUM_THREADS=8
root@node51:/var/log/test/stream_5.10# ./stream
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STREAM version $Revision: 5.10 $
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This system uses 8 bytes per array element.
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Array size = 117964800 (elements), Offset = 0 (elements)
Memory per array = 900.0 MiB (= 0.9 GiB).
Total memory required = 2700.0 MiB (= 2.6 GiB).
Each kernel will be executed 3 times.
The *best* time for each kernel (excluding the first iteration)
will be used to compute the reported bandwidth.
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Number of Threads requested = 8
Number of Threads counted = 8
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Your clock granularity/precision appears to be 1 microseconds.
Each test below will take on the order of 132290 microseconds.
(= 132290 clock ticks)
Increase the size of the arrays if this shows that
you are not getting at least 20 clock ticks per test.
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WARNING -- The above is only a rough guideline.
For best results, please be sure you know the
precision of your system timer.
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Function Best Rate MB/s Avg time Min time Max time
Copy: 16828.8 0.113315 0.112155 0.114476
Scale: 15158.4 0.129523 0.124514 0.134532
Add: 15846.3 0.183065 0.178663 0.187467
Triad: 15743.2 0.184940 0.179834 0.190046
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Solution Validates: avg error less than 1.000000e-13 on all three arrays
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