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1. CoreMark 是什么?

CoreMark 是由 EEMBC(嵌入式微处理器基准评测协会) 开发的嵌入式处理器性能基准测试工具,用于评估处理器的核心性能,包括整数运算、控制流操作和内存访问等。其测试结果以 CoreMark/MHz 为单位,得分越高表示性能越强。

2. CoreMark 的测试用例

2.1 列表处理(List Processing)

目的:测试链表操作(遍历、插入、删除)的性能,评估分支预测和控制流效率。

实现方式:

使用链表数据结构,模拟指针操作和条件分支。

示例代码:

  typedef struct list_data_s {
      uint16_t data16;
      uint16_t idx;
      struct list_data_s *next;
  } list_data_t;
  list_data_t *list_head = NULL;
  void list_process() {
      list_data_t *p = list_head;
      while (p != NULL) {
          p->data16 = (p->data16 >> 1) | (p->data16 << 15); // 数据处理
          p = p->next; // 遍历链表
      }
  }

2.2 矩阵操作(Matrix Multiply)

目的:测试整数运算和内存访问性能,尤其是矩阵乘法。

实现方式:

嵌套循环实现矩阵乘法,涉及大量乘加操作和内存读写。

示例代码:

  #define N 32
  int matrix_a[N][N], matrix_b[N][N], matrix_result[N][N];
  void matrix_multiply() {
      for (int i = 0; i < N; i++) {
          for (int j = 0; j < N; j++) {
              matrix_result[i][j] = 0;
              for (int k = 0; k < N; k++) {
                  matrix_result[i][j] += matrix_a[i][k] * matrix_b[k][j]; // 矩阵乘法
              }
          }
      }
  }

2.3 状态机操作(State Machine)

目的:测试分支预测和跳转性能。

实现方式:

模拟状态机切换,依赖条件判断和跳转指令。

示例代码:

  typedef enum { STATE_A, STATE_B, STATE_C } state_t;
  state_t state = STATE_A;
  void state_machine() {
      switch (state) {
          case STATE_A:
              state = STATE_B; // 状态切换
              break;
          case STATE_B:
              state = STATE_C;
              break;
          case STATE_C:
              state = STATE_A;
              break;
      }
  }

2.4 CRC(循环冗余校验)

目的:测试位操作(位移、异或)和逻辑运算性能。

实现方式:

计算数据流的 CRC 校验值。

示例代码:

  uint16_t crc16(const uint8_t *data, uint32_t length) {
      uint16_t crc = 0xFFFF;
      for (uint32_t i = 0; i < length; i++) {
          crc ^= (uint16_t)data[i] << 8;
          for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
              if (crc & 0x8000) {
                  crc = (crc << 1) ^ 0x1021; // CRC-16 多项式
              } else {
                  crc <<= 1;
              }
          }
      }
      return crc;
  }

3. CoreMark 评测的性能维度

整数运算性能:评估加减乘除、位操作等基础算力。

控制流性能:分支预测成功率、跳转指令效率。

内存性能:读写速度、缓存命中率。

综合性能:以 CoreMark/MHz 反映单位频率下的性能。

4. 总结

CoreMark 通过以下测试全面评估嵌入式处理器性能:

链表操作 → 控制流和分支预测。

矩阵乘法 → 整数运算和内存访问。

状态机 → 跳转和分支预测。

CRC 计算 → 位操作和逻辑运算。

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