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。

模拟层状路面结构体系的全尺度光纤传感监测分析

为研究土木工程中常见的层状路面结构体系在外部荷载作用下的变形特征,以便结构的及时维护,从而提高结构的服役寿命,利用分布式光纤传感技术,制作五层模拟层状路面结构的模型,将自身不同层位的柔性橡胶夹层作为纵向和横向感知元件的封装层,通过分级加载试验和有限元仿真检验该方法的可行性。研究结果表明:该种工艺技术,不影响结构自身完整性,且通过纵向和横向分布式光纤可以较高精度和高精度的测试层状结构体系的应变信息,而不同层位的感知器件相对较准确地体现其分层应变特征,实现层状结构体系的全尺度监测,研究成果能为实际层状路面结构体全尺度监测的问题提供有意义的思路及指导。

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。

浅谈计算机体系结构软件模拟技术

随着现代经济的发展和生活水平的提高,人们对于计算机的性能要求越来越高,计算机体系结构软件模拟技术也日益兴起,在软件开发中担任着非常重要的角色。该文首先介绍了计算题体系结构软件模拟技术的产生背景,接着简要介绍了该技术的流程,分析了当前该技术发展所面临的问题,然后给出问题解决的策略,最后提出还需不断深入研究该技术以提高计算机的性能。

计算机体系结构模拟技术现状、挑战与展望

体系结构模拟技术在计算机体系结构研究和系统设计中发挥着重要作用.通过对计算机系统的建模、仿真及评估,科研人员可以验证新型体系结构设计;将该技术导入产品设计则可以优化系统方案、降低设计风险并提升开发效率.随着半导体工艺的迅速提升,分布式共享内存计算机系统已步入千核时代,处理器微结构、存储层次、片间互连及cache一致性协议等对系统性能的影响愈发复杂,对体系结构模拟技术也提出更高挑战.本文依据计算机体系结构模拟技术特征,从精度、速度、可用性和易用性四个方面对现有体系结构模拟技术进行了分析、总结.针对计算机系统发展趋势与当前模拟器存在的问题,归纳了体系结构模拟技术面临的挑战,进而提出了未来体系结构模拟技术发展的4A理论.

关于计算机体系结构软件模拟技术的研究

体系结构软件模拟技术是现代计算机系统可持续发展的重要组成部分。结构软件模拟技术的开发,能够缩短计算机软件产品设计周期,降低产品开发费用,是现代化市场的重要开发工具。本文基于计算机体系结构软件模拟技术进行了探究,以供参考。

计算机体系结构软件模拟技术

随着社会经济的快速发展,人们的生活水平得到了进一步的提高,对计算机性能的要求也不断提高。在这种背景之下,计算机体系结构软件模拟技术也得到了快速的发展,在软件开发中发挥着越来越重要的作用。本文对计算机体系结构软件模拟技术的产生及技术流程进行了简要的分析,指出了该技术在发展过程中所面临的问题,针对这些问题提出了解决的措施。

试论计算机体系结构软件的模拟技术

目前,计算机系统的设计与开发中,用体系结构软件的模拟技术已经成为分析的重要环节,其优势是可减少成本的使用,缩短了设计花费的时间,但因为模拟技术的操作较为复杂,影响了技术在实际操作中的有效性,给出了优化的方案,但模拟技术的设计与操作中,很多问题还未解决,需进一步完善。

面向通用处理器芯粒架构探索和评估的系统级模拟器

随着摩尔定律的逐步失效,芯片制造工艺的提升愈发困难,芯片性能的提升面临“面积墙”问题,chiplet(芯粒)技术开始被广泛采用来解决此问题。然而,面向chiplet引入的架构设计参数,目前的体系结构模拟器面临新的挑战。为了能够探索chiplet架构的特定设计参数,现有工作通常只会为模拟器增加单一的功能,导致其难以用于探索多个参数对chiplet芯片的整体影响。为了能够较为全面地探索和评估chiplet芯片架构,该文基于现有gem5模拟器实现了面向通用处理器芯粒架构探索和评估的系统级模拟器(SEEChiplet)模拟器框架。首先,总结了现在chiplet芯片设计关注的3类设计参数,包括:(1)芯片cache系统设计;(2)封装方式模拟;(3) chiplet间的互连网络。其次,针对上述3类参数:(1)设计并实现了私有末级缓存系统,扩大了cache系统设计空间;(2)修改了gem5已有的全局目录,以适配私有末级缓存(LLC)系统;(3)建模了两种常见的chiplet封装方式以及chiplet间互连网络。最后,该文在SEEChiplet框架中进行了系统级的模拟评估,在被测chiplet架构通用处理器上运行操作系统及PARSEC 3.0基准测试程序,验证了SEEChiplet的功能,证明SEEChiplet可以对chiplet设计空间进行探索和评估。

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。

传统纤维模型的一些新发展

纤维模型是结构体系模拟技术发展中的重要里程碑,它具有简单、高效、通用的特点,近年来得到了广泛应用,但其基本假定决定了其在许多结构体系关键效应的模拟方面存在显著缺陷。该文综述了研究团队近7年来针对若干体系计算的关键难点对传统纤维模型进行的大量改进和发展工作。首先在通用有限元程序MSC.MARC平台上开发完成了传统纤维模型并将其拓展至组合框架结构的模拟。随后针对四个体系模拟的关键难点,包括组合框架的楼板空间组合作用、核心筒连梁的非线性剪切和滑移效应、构件端部锚固纵筋滑移效应和钢筋混凝土梁柱构件开裂全过程行为,在对机理和规律充分研究的基础上,分别提出了考虑楼板空间组合作用的纤维模型、考虑剪切和滑移非线性的连梁纤维模型、考虑端部锚固纵筋滑移效应的纤维模型和裂缝宽度全过程定量预测的纤维模型等四个新型纤维模型。这些模型既保持了传统纤维模型的优点,同时能够较准确地考虑上述复杂效应,模拟结果得到了大量试验数据和精细有限元的充分验证。基于上述成果,团队同时开发了一套涵盖钢筋混凝土结构、钢结构以及组合结构等工程常用结构形式的非线性分析程序COMPONA-MARC,为结构体系的精细化模拟提供了强大的平台和工具。

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。

基于沉积和成岩趋势的碳酸盐岩油藏综合描述与建模

碳酸盐岩储层描述通常很复杂，主要原因是一次过程（例如沉积环境、岩相变化）和二次过程（例如埋藏、成岩作用、断层作用和破裂作用、胶结作用）的相互作用非常复杂。为了正确地对这类储层进行描述和建模，最为重要的是理清这些过程作用于岩石的顺序，确定它们对目前岩石物理性质的贡献。在本文所介绍的案例研究中（中亚地区陆上白云石化碳酸盐岩油藏），运用多步骤法开展了储层描述与建模。储层描述的重点是认识关键的过程及其对孔隙度和渗透率形成的控制作用。利用岩心和测井资料，开展了详细而深入的沉积学和成岩作用研究，认识沉积环境和岩相以及孔隙系统的几何形状及其对流体流动的影响。此外，还识别出了影响储层品质（reservoirquality）的多种趋势，分析了它们与断层及沉积旋回的关系。基于上述研究建立了油藏模型，为油田开发方案编制提供依据并帮助降低相关的不确定性。利用地震、岩心、薄片、测井和压汞毛细管压力（MICP）等资料建立了构造和地层格架，确定了流动单元类型（FUT）。通过物性建模研究了孔隙度和渗透率（基于流动单元类型）以及沉积和成岩趋势。具体地讲，对两种趋势进行了模拟：其一是与断层有关的趋势，引入了与断层（基于岩心资料的观测结果）有关的成岩淋滤作用的影响；其二是与沉积旋回性有关的趋势，引入了旋回顶部或其附近优势流体流动孔道的影响。基于沉积和成岩作用概念，利用不同的流动单元类型评价了储层物性模型的不确定性。结果表明，利用综合性的研究和模拟工作流程，通过重点研究影响孔隙系统和渗透率分布的关键因素，可以明显提高对油藏的认识程度。这样就可以了解其空间变化趋势，认识岩石物理性质、孔隙结构和波及效率之间的关系。