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(转)为提高实时性能，设计和优化 Microsoft Windows CE .NET（下）

2009-04-24 11:49 363 查看
(转)为提高实时性能，设计和优化 Microsoft Windows CE .NET（下）

性能测量

对 Windows CE .NET 的性能测量数据是在三种不同的 x86 CPU 上采集的。所有测量数据均以微秒为单位，其结果会因为不同的系统负载而有所变化。

ILTiming 测试结果

下表显示了 ISR 和 IST 滞后时间。

注 这些数字（以微秒为单位）只应当用作具体硬件的性能示例。很多硬件和软件可变因素可能影响这些数字，所以用户应当在他们自己的平台上运行这些测试，但不一定获得相同结果。

表 1.

CPUISR 滞后时间（微秒）IST 滞后时间（微秒）
最小
最大
平均
最小
最大
平均
AMD K6-2 - 350 MHz
1.6
3.3
1.6
9.2
34.3
21.2
Pentium – 166 MHz
3.3
6.7
4.2
19.2
105.6
62.1
Pentium PIII –500 MHz
3.3
6.7
3.4
10
26.8
17.2

OSBench 测试结果

OSBench 测试运行在所有三种 CPU 上，并且使用了以下两种基本变化形式来计算性能数字：

•测试在相同进程中或在两个或更多个进程之间执行。

•在没有缓存刷新和有缓存刷新（CacheSync）的情况下执行测试，以便刷新数据和指令缓存。

下表显示了 OSBench 测试的结果。结果时间以微秒为单位，以便执行具体的测试，该测试由第一列的数字表示，并定义在表后面的章节中。

注 这些数字（以微秒为单位）只应当用作具体设备的性能示例。很多硬件和软件可变因素可能影响这些数字，所以您应当在它们自己的平台上运行这些测试，但不一定获得相同结果。

表 2.

测试AMD K6-2-350 MHzPentium -166MHzPentium PIII –500 MHz
最小
最大
平均
最小
最大
平均
最小
最大
平均
1
9.219
12.571
9.836
26.819
32.686
27.776
6.705
17.6
7.61
2
10.057
12.571
11.14
28.496
31.848
29.901
8.381
11.734
9.71
3
0.082
0.088
0.082
0.144
0.152
0.145
0.22
0.229
0.221
4
0.067
0.074
0.067
0.143
0.155
0.143
0.221
0.23
0.221
5
9.219
10.057
9.972
27.658
30.172
28.631
6.705
17.6
7.839
6
9.219
12.571
11.258
27.658
45.258
31.162
8.381
11.734
9.659
7
6.705
15.086
7.339
20.115
25.143
21.486
5.029
7.543
5.604
8
20.114
24.305
20.977
67.886
74.591
69.629
11.734
22.629
12.825
9
6.705
14.248
7.322
20.953
30.172
21.664
5.029
6.705
5.367
10
20.114
20.952
20.427
68.724
74.591
69.765
11.734
20.953
12.775
11
6.705
10.895
7.238
21.791
27.658
22.925
5.029
8.381
6.197
12
20.114
25.981
20.325
67.048
83.81
70.18
12.572
21.791
13.164
13
6.705
7.543
7.187
22.629
29.334
23.966
5.867
15.924
6.247
14
20.114
23.467
20.503
69.562
76.267
70.823
12.572
16.762
13.604
15
8.381
10.895
8.533
25.981
31.848
27.166
6.705
16.762
7.576
16
21.79
25.143
22.298
72.077
79.62
74.938
13.41
15.924
14.569
17
8.381
11.733
8.474
26.819
41.067
27.708
6.705
17.6
7.644
18
21.79
25.143
22.154
72.077
85.486
76.013
14.248
23.467
14.798
19
3.352
4.19
3.851
12.572
21.791
13.384
2.515
4.191
3.446
20
15.924
21.79
16.499
52.8
62.858
53.935
9.219
19.277
10.023
21
3.352
7.543
4.046
11.734
16.762
12.817
2.515
5.867
3.353
22
15.924
19.276
16.635
52.8
62.02
53.926
9.219
20.115
10.057
23
2.717
2.74
2.726
5.385
5.466
5.42
2.417
2.514
2.476
24
2.647
2.667
2.653
5.369
5.405
5.373
2.386
2.495
2.463
25
2.83
2.839
2.832
5.932
5.959
5.935
2.618
2.728
2.691
26
16.623
16.656
16.641
46.761
46.785
46.766
9.386
9.451
9.412
27
16.624
16.672
16.65
48.881
48.897
48.886
9.41
9.517
9.462
28
17.302
17.34
17.322
47.307
47.323
47.31
9.634
9.766
9.685
29
1.756
1.765
1.758
3.043
3.053
3.044
1.479
1.507
1.504
30
0.019
0.021
0.019
0.003
0.017
0.004
0.023
0.035
0.023
31
0.019
0.022
0.019
0.003
0.011
0.003
0.023
0.027
0.023
32
0.253
0.255
0.253
0.072
0.08
0.073
0.056
0.067
0.057
33
0.039
0.042
0.039
0.015
0.025
0.015
0.015
0.02
0.015

测试说明

以下说明对应于上表列出的测试：

•(1) EnterCriticalSection 使用优先级倒置的传统阻塞时间：从较低优先级线程调用 LeaveCriticalSection 直到等待 EnterCriticalSection 调用的较高优先级线程被解除阻塞的时间。

•(2) EnterCriticalSection 没有优先级倒置的传统阻塞时间：在较高优先级线程调用 EnterCriticalSection（被阻塞）直到较低优先级线程被释放后开始运行之间的时间。

•(3) EnterCriticalSection 快速路径：非竞争调用 EnterCriticalSection。

•(4) LeaveCriticalSection 快速路径：非竞争调用 LeaveCriticalSection。

•(5) 使用倒置和 CacheSync 的 EnterCriticalSection：从较低优先级线程调用 LeaveCriticalSection 直到等待 EnterCriticalSection 调用的较高优先级线程被解除阻塞的时间。

•(6)没有优先级倒置和 CacheSync 的 EnterCriticalSection 传统阻塞时间：从较高优先级线程调用 EnterCriticalSection（被阻塞）直到较低优先级线程被释放后开始运行的时间。

•(7) 进程内事件：从一个线程中的 SetEvent 函数通知事件直到被阻塞在相同进程内的 WaitForSingleObject 的线程被释放的时间。

•(8) 进程间事件：从一个线程中的 SetEvent 通知事件直到被阻塞在不同进程内的 WaitForSingleObject 的线程被释放的时间。

•(9) 有 CacheSync 的进程内事件：从一个线程中的 SetEvent 通知事件直到被阻塞在相同进程中的 WaitForSingleObject 的线程被释放的时间。

•(10) 有 CacheSync 的进程间事件：从一个线程中的 SetEvent 通知事件直到被阻塞在不同进程中的 WaitForSingleObject 的线程被释放的时间。

•(11) 通知进程内的信号量：从较低优先级线程调用 ReleaseSemaphore 直到被阻塞在相同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(12) 通知进程间的信号量：从较低优先级线程调用 ReleaseSemaphore 直到被阻塞在不同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(13) 有 CacheSync 的通知进程内的信号量：从较低优先级线程调用 ReleaseSemaphore 直到被阻塞在相同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(14) 有 CacheSync 的通知进程间的信号量：从较低优先级线程调用 ReleaseSemaphore 直到被阻塞在不同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(15) 进程内 Mutex：从较低优先级线程调用 ReleaseMutex 直到被阻塞在相同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(16) 进程间 Mutex：从较低优先级线程调用 ReleaseMutex 直到被阻塞在不同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(17) 有 CacheSync 的进程内 Mutex：从较低优先级线程调用 ReleaseMutex 直到被阻塞在相同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(18) 有 CacheSync 的进程间 Mutex：从较低优先级线程调用 ReleaseMutex 直到被阻塞在不同进程中的 WaitForSingleObject 的较高优先级线程被释放的时间。

•(19) 进程内线程计时的收益：从线程调用 Sleep(0) 直到相同进程中相同优先级的线程从前面的 Sleep(0) 调用中苏醒过来的时间。

•(20) 进程间线程计时的收益：从线程调用 Sleep(0) 直到不同进程中相同优先级的线程从前面的 Sleep(0) 调用中苏醒过来的时间。

•(21) 有 CacheSync 的进程内线程计时的收益：从线程调用 Sleep(0) 直到相同进程中相同优先级的线程从前面的 Sleep(0) 调用中苏醒过来的时间。

•(22) 有 CacheSync 的进程间线程计时的收益：从线程调用 Sleep(0) 直到不同进程中相同优先级的线程从前面的 Sleep(0) 调用中苏醒过来的时间。

•(23) 进程内系统 API 调用（往返）：不带参数地调用一个作为当前进程一部分的系统 API 并让调用立即返回所需的时间。

•(24) 进程内系统 API 调用（往返）：使用 7 个 DWORD 参数调用一个作为当前进程一部分的系统 API 并让调用立即返回所需的时间。

•(25) 进程内系统 API 调用（往返）：使用 7 个 PVOID 参数调用一个作为当前进程一部分的系统 API 并让调用立即返回所需的时间。

•(26) 进程间系统 API 调用（往返）：不带参数地调用一个在不同进程中的系统 API 并让调用立即返回所需的时间。

•(27) 进程间系统 API 调用（往返）：使用 7 个 DWORD 参数调用一个在不同进程中的系统 API 并让调用立即返回所需的时间。

•(28) 进程间系统 API 调用（往返）：使用 7 个 PVOID 参数调用一个在不同进程中的系统 API 并让调用立即返回所需的时间。

•(29) 对 Nk.exe 的系统 API 调用（往返）：调用内核中的系统 API 并立即返回所需要的时间。

•(30) InterlockedIncrement：调用 InterlockedIncrement API 的时间。

•(31) InterlockedDecrement：调用 InterlockedDecrement API 的时间。

•(32) InterlockedExchange：调用 InterlockedExchange API 的时间。

•(33) InterlockedTestExchange：调用 InterlockedTestExchange API 的时间。



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小结

尽管以前的 Windows CE 版本提供了某些实时 OS (RTOS) 功能，但自从 Windows CE 3.0 以来对内核的很多重大更改已经极大地增强了实时性能。正如本文已经介绍的内容，对 Windows CE .NET 作了以下更改：

•增加了线程优先级级别的数目（从 8 到 256）

•更多地控制时间和调度。应用程序可以控制提供给每个线程的时间，并操纵对它们有好处的计划程序。现在，对于与休眠和等待相关的 API，计时器精确到一毫秒。

•处理优先级倒置的方法得到改进。

•全面支持嵌套中断。

•ISR 和 IST 滞后时间得到减少。

•更细粒度的内存管理控制。

•在 x86 平台上，能够通过 OEM 定义的变量指定页面池表大小。

本文还描述了用来测试内核的实时性能的工具（ILTiming 和 OSBench），并提供了在三种 CPU 上的实时性能测试结果。

更多信息

有关 Windows Embedded 系列的详细信息，请参阅 Windows Embedded Web 站点。

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