MVSim:面向VLIW多核向量处理器的快速、可扩展和精确的体系结构模拟器

设计了一个面向VLIW多核向量处理器的快速、可扩展、精确的体系结构模拟器MVSim。设计了可扩展的VLIW多核向量处理器模型、多级存储体系结构模型和多核性能模型;实现了指令集架构的节拍精准模拟,Cache、DMA和多核同步部件的高效功能模拟,采用多线程技术实现了多核处理器的高效和可扩展模拟。实验结果表明,MVSim能够准确模拟多核处理器的目标程序执行,模拟结果完全正确,具有良好的可扩展性。MVSim的平均模拟速度分别是RTL模拟和CCS的227倍和5倍,平均性能误差约为2.9%。

处理器体系结构模拟器综述

随着处理器的微结构和拓扑结构越来越复杂,结构设计空间呈几何倍数增加,导致处理器性能评估难度加大,处理器体系结构模拟器对评估处理器性能、分析性能瓶颈以及进一步的性能优化具有重要意义。针对处理器体系结构以及功能/性能评估的精度、复杂度与准确度的不同需求,分别研究功能模拟器、性能模拟器以及混合模拟器的模型结构以及模拟行为的构建方法。进一步阐述了国内外处理器厂商推出的体系结构模拟器在不同设计阶段的各类应用,结合实际应用对处理器体系结构模拟器的特征进行总结,并介绍了新型应用背景、新型处理器体系结构下体系结构模拟器的发展趋势。

周期级精确的微体系结构模拟器开发环境

为了提高开发高精度微体系结构模拟器的效率,设计了一种微体系结构模拟器开发环境uArch IDE。uArch IDE对处理器中的信号传递以及执行块进行抽象,通过调度算法模拟处理器硬件的并行行为。uArch IDE将模拟算法与用户自定义微体系结构相互独立使得开发环境与体系结构无关,并通过分析模拟器运行特征优化了在uArch IDE中开发的模拟器的执行效率。以MIPS 32处理器作为测试用例,uArch IDE生成的模拟器与Verilog建立的前仿模型进行比较,模拟器在模拟精度上达到周期级准确,模拟速度是后者的123倍。

申威同时多线程功能模拟器实现与应用

同时多线程(SMT)技术允许来自多个线程的不相关指令同时执行,实现线程级并行与指令级并行相结合,提升处理器的性能。在SMT设计中,运用体系结构模拟器进行实现性分析与正确性验证。以申威多核功能模拟器为基础,提出申威SMT功能模拟器设计方法,并实现申威SMT功能模拟器。模拟结果表明了申威SMT功能模拟器设计实现的正确性,并基于申威SMT功能模拟器构建RTL级实时验证平台,在处理器设计验证领域具有较高的应用价值。

多核平台下事务处理类应用性能分析及评价

在线事务处理(OLTP)是商业服务领域的重要应用,片上多核处理器是当前处理器发展的主流,所以OLTP在多核处理器上的性能特征成为设计和评价商用多核服务系统的主要标准.分别利用体系结构模拟器,模拟了单芯片单核与单芯片双核两种结构,改变其cache容量,对于OLTP负载的微体系结构进行性能分析.

CacheFI:基于架构级故障注入的片上缓存容错评估工具

体系架构级缓存容错技术被认为是应对较高的永久位故障率的有效手段,但目前缓存容错机制的体系架构级评估工具较少。针对这个问题,提出CacheFI,即基于Simics的缓存故障注入工具,采用故障生成和注入分离的设计,故障生成是随机分布、模式和时序三个方面的结合,故障注入则考虑了故障可重现性和模块化的需要。在全系统模拟器Simics上,基于15个选自SPEC CPU2000的测试程序,利用CacheFI对Buddy和MAEP等典型的体系架构级缓存容错机制进行评估,展现了其弱点和典型的片上缓存容错机制存在的问题。