CPU性能測試——CoreMark篇
本文將介紹使用CoreMark測試程序對我們小組自研芯片進行性能的測試，記錄了CoreMarK工具的使用以及對其測試結果進行分析
測試環境：
PC OS: Ubuntu20.04 LTS
CPU: 自研CPU(ARCH=riscv64，ISA=rv64imafdc)
Kernel: CPU使用的內核為Linux4.15
CoreMark: CoreMark v1.01
GNU: riscv64-unknown-linux-gnu
1、CoreMark簡介
CoreMark是由EEMBC(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)的Shay Gla-On於2009年提出的一項基準測試程序，CoreMark的主要目標是簡化操作，並提供一套測試單核處理器核心的方法。測試標準是在配置參數的組合下單位時間內運行的CoreMark程序次數（單位：CoreMark/MHz），該數字值越大則說明測試的性能越好。
目前在嵌入式CPU行業中普遍公認的性能測試指標的標準主要使用以下三種，MIPS、Dhrystone、Coremark，而CoreMark與Dhrystone一樣，擁有體積小、方便移植、易於理解、免費並且顯示單個數字基準分數。與Dhrystone不同的是，Dhrystone的主要部分實際上暴露了編譯器優化工作負載的能力，而不是實際MCU或CPU的能力，的性能，而CoreMark具有特定的運行和報告規則，從而可以避免由於所使用的編譯庫不同而導致的測試結果難以比較。
2、獲取源碼
EEMBC在將CoreMark源碼託管在GitHub上可以訪問github.com/eembc/coremark直接點擊下載獲得源碼；也可以通過git命令下載到本地。
imaginemiracle@:Download$ git clone //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項目的詳細介紹，可以查閱當前目錄下「coremark/docs/html/index.html」。該項目以下是當前目錄的個文件介紹：
#在tree命令的輸出中，作了部分刪除（不影響分析整個CoreMark工程）
imaginemiracle@:coremark$ tree
.
├── barebones --移植到裸機環境下需要修改的目錄
│ ├── core_portme.c --移植的目標平台配置信息
│ ├── core_portme.h --計時以及板級初始化實現
│ ├── core_portme.mak --該子目錄的makefile
│ ├── cvt.c
│ └── ee_printf.c --打印函數串口發送實現
├── core_list_join.c --列表操作程序
├── core_main.c --主程序
├── coremark.h --項目配置與數據結構的定義頭文件
├── coremark.md5
├── core_matrix.c --矩陣運算程序
├── core_state.c --狀態機控制程序
├── core_util.c --CRC計算程序
├── cygwin --x86 cygwin和gcc 3.4（四核，雙核和單核系統）的測試代碼
│ ├── core_portme.c
│ ├── core_portme.h
│ └── core_portme.mak
├── freebsd --以下同理，是在不同操作系統下的測試代碼
│ ├── ...
├── LICENSE.md
├── linux
│ ├── ...
├── linux64
│ ├── ...
├── macos
│ ├── ...
├── Makefile
├── README.md --自述文件，CoreMark項目的基本介紹
├── rtems
│ ├── ...
└── simple
├── ...
└──
3、移植到riscv64架構
[注]:若移植的平台是ARM Cortex-M系列的裸機系統，只需要修改「coremark/barebones」目錄下的文件即可。
將當前目錄下linux64目錄拷貝一份為riscv64分支：
imaginemiracle@:coremark$ cp -rf linux64/ riscv64
imaginemiracle@:coremark$ vim riscv64/core_portme.mak
修改CC為riscv64-unknown-linux-gnu-gcc即可（默認已經配置好riscv64-linux-gnu工具鏈，有很多優秀的博客介紹了riscv chaintool的編譯安裝過程可以自行查閱參考）:
#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 = $(PORT_DIR)/core_portme.c
LOAD = echo Loading done
RUN =
OEXT = .o
# ===========================Alter by me===========================
EXE = .rvexe
# ============================End Alter============================
4、編譯生成coremark.rvexe
編譯命令：
imaginemiracle@:coremark$ make PORT_DIR=riscv64
編譯結果如下，會出現錯誤。
./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
仔細查看該錯誤並不是編譯過程發生的錯誤，而是在運行編譯出的coremark.rvexe報錯，答案是肯定的，因為該可執行文件的架構是riscv64，而當前環境架構是x86。
5、在目標平台上運行coremark.rvexe測試性能
下圖是在我們自研CPU上CoreMark的測試結果，其中Iterations/Sec就是在跑分榜上CoreMark的值，根據該值和其它參數可以對比各微處理器的性能。
6、CoreMark跑分榜
目前可以看到EEMBC已經上傳了592款型號的微控制器CoreMark跑分結果，可以在EEMBC的coremark/scores里看到。（註：下圖獲取時間為2020-12-31）
