CPU

CPU是計算系統的核心，大腦，負責所有簡單或者複雜的運算。

瞭解CPU需要從如下幾個方面去著手：指令集、微架構、具體型號。其中指令集是從指令的角度來描述該CPU支持哪些指令，以及指令的格式是什麼樣子，怎樣去使用這些指令等等抽象層面的東西。微架構則是設計具體的內核來實現上面的功能。具體型號則是以微架構為核心物理實現，我們能實際見到的CPU。

按照指令集劃分，CPU分為如下幾大陣營：X86，ARM，Power，MIPS，DSP；其中原始X86是複雜指令集，其他的均是精簡指令集；由於流水線與亂序執行等策略的引入，定長的指令執行效率要比變長的指令執行效率高，因此新型指令集均採用了RISC的思想，並且傳統CISC的代表X86也引入了uops的概念將CISC指令轉換成RISC指令來執行。

一般從性能和功耗兩個方面來評判CPU的優劣。CPU的性能表示執行任務的快慢，CPU主頻越高，單元時間內完成的操作越多，性能自然越好；但是現在的程序多為多線程或者多進程的程序，如果用到CPU的多核技術，將不同的多線程或者多進程部署或者調度到不同的核上，可以成倍提高系統性能。影響CPU性能的第二個因素即為核數。往往通過對比CPU的“主頻X核數”就可以大致預測CPU性能的差異。

此外CPU性能相關的指標還有cache的大小，製程，是否超線程，AVX指令支持等技術。

功耗則和製程、平臺等CPU具體實現有關係，同時性能越高的CPU往往功耗也最大。

內存

內存是和CPU最近的部件，負責CPU最重要數據的存儲，是CPU看到的第一級存儲介質。

內存的關鍵指標包括：RANK數、頻率、內存技術（DDR3等）、內存類型（RDIMM、UDIMM等）；通過這些指標可以唯一確定某一類型的內存。

內存的性能主要是帶寬和延遲。一般很少考慮單條內存的帶寬，而是考慮整個系統的內存帶寬。通過如下公式： 內存帶寬=內存頻率64/8倍增係數。其中內存頻率為系統設置的內存工作頻率，一般為1333MHz、1600MHz等；倍增係數為並行的channel數，這和系統CPU以及內存插法相關。另外由於系統的綜合影響，內存的實際帶寬往往遠遠低於理論帶寬。

而內存的系統延遲，一是由內存本身延遲的影響，另一方面也受內存最大帶寬的影響。

機械硬盤

硬盤是計算機系統上主要的存儲介質。由於內存是易損介質，在斷電後，內存中的數據會全部消失，而一些數據需要存儲在不易損的介質上，以便多次使用。

比較常見的硬盤為機械硬盤，數據是有磁性介質的機型來維持，並且通過電機以及其他機械裝置來完成數據的讀寫（也就是相應區域磁性介質的此話）。磁盤中一般使用圓形盤片，並通過磁頭完成數據讀寫，而盤片上數據區域的尋址是通過轉動電機和步進電機來完成。

要了解磁盤上數據的讀寫需要理解如下概念。磁道，是圓形盤片上用來存儲數據的一個個同心圓。磁道之間的區域是不能沒有經過磁化的不能存儲數據的區域。柱面，是不同盤片的相同磁道組成的圓柱面。扇區，是磁盤上數據讀寫的最小單元。磁頭扭斜，是不同磁道間扇區編碼的偏移，為了消除磁盤旋轉慣性的影響。

機械硬盤的性能主要受如下幾個方面影響。轉速，轉速越高，在磁道內定位到扇區延遲越低。尋道時間，尋道時間越快，在不同磁道間切換的速度越快。單碟容量，單碟容量越高，數據密度越高，讀取數據越快。接口速度，接口速度越高，從磁盤到CPU的延遲越低，但現在的硬盤速度一般不會達到接口的極限。

一個SCSI卡有多少個SCSI控制器，就有多少根SCSI總線，一條SCSI總線上能連接8和16個設備；

小塊看IOPS，大塊看BW；IOPS=(QUENE DEPTH)/(LATENCY)；

SSD

由於機械硬盤有較大延遲，因此以電信號來表徵數據的SSD開始出現。SSD主要採用“浮動門場效應”的技術，通過充放電來完成數據的讀寫。SSD採用陣列的形式來存儲數據，訪問方式和內存較為相似，通過選取對應的word line和bit line來完成數據的尋址。和機械硬盤不同，沒有了機械上的操作，SSD尋址異常的快，從而使得數據的讀寫異常的快。因此在一些對IO有強需求的場合，開始越來越多的使用SSD。

測試工具

CPU

speccpu

由SPEC組織發佈，從現實生活中抽取出各種例子，用於評測CPU、內存子系統、編譯器等方面的性能。主要包含12個INT case和19個FLOAT case，從各個方面反映CPU的綜合性能。

speccpu會針對每個case進行打分，然後再將每個case得分進行算數平均，最後得到CPU的綜合得分。

他的優點是：1. case豐富，能儘可能的模擬實際情況； 2. 使用MPI運行case，能最大測試CPU相關係統性能； 3. 運行時間長，能儘可能發現測試中的相關問題。總之speccpu能更好的反映CPU間的差異。

geekbench

geekbench是另外一個簡單易用的CPU性能測試工具；其包含Integer、Floating、Memory、Stream四種模式，每種模式下有若干個case。和speccpu一樣，每個case會有一個得分，最紅得分通過各case得分綜合得出。

他的優點是：1. 依賴環境簡單，不需要其他相關工具； 2. 運行時間短，適合短時間評估CPU性能； 3. 採用多線程模式，更好的反映了實際程序的性能。

總結

根據不同測試工具的不通特點，speccpu更多的用於CPU選型的測試中；而geekbench更適合做自動化測試集成或者分析性能問題的工作中。

內存

stream

stream抽取出內存操作的三種模式：copy、scale、triad；通過記錄完成的內存操作量以及時間，從而來計算出內存的實際帶寬。並且stream採用MPI運行，併發性能更好，內存帶寬能接近實際物理情況。

stressapptest

stressapptest是google開源的測試工具，其完成的操作僅僅為copy，並且採用多線程的模式，能更好的反映程序能達到的內存帶寬。

IO

fio

fio是由內核IO協議棧的maintainer完成的IO性能測試工具，其配置靈活，能針對所有存儲介質進行測試，因此得到廣泛的應用。通過設置同步/異步，隨機/順序，讀寫，iodepth，測試時間，測試文件等參數，來完成不同case的設計。

總結

一個機器的基本組成部分就是CPU、內存、硬盤、網卡，要評判一個機器的性能，需要從整機以及各部件的性能來綜合考慮。不論是整機還是各部件，一般需要從性能、容量和功耗三個方面去考慮。容量判斷標準比較簡單，即是各部件標稱數據；性能測試則需要依靠上述的一些工具；而功耗測試要麼使用物理上的功耗儀，要麼使用intel開放的PTU來獲取。