處理器性能分析模型研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代超標(biāo)量處理器性能的提升，處理器結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對(duì)處理器性能的評(píng)估也更加困難。一直以來，模擬器以其靈活的方式和對(duì)處理器整體性能精確的評(píng)估，成為處理器性能評(píng)估的主要工具，但是用模擬的方式進(jìn)行性能評(píng)估非常耗時(shí)，而且不能深刻洞察各種因素對(duì)處理器性能的影響。因此，建立一個(gè)快速、相對(duì)精確而且能夠深刻洞察各種因素對(duì)處理器性能影響的模型有重要意義。
　　本文根據(jù)區(qū)間分析理論，研究并實(shí)現(xiàn)了平衡的超標(biāo)量處理器的性能分析模型，該模型以指令分派階

2、段的行為為研究對(duì)象，將處理器執(zhí)行時(shí)間按缺失事件分成獨(dú)立的區(qū)間，每個(gè)區(qū)間包括執(zhí)行有用指令的時(shí)間和處理缺失事件的時(shí)間，以CPI堆棧的方式表示出各部分對(duì)性能的影響。模型僅需輸入處理器結(jié)構(gòu)參數(shù)、應(yīng)用程序特性參數(shù)以及處理器與應(yīng)用相關(guān)的參數(shù)即可分析處理器的性能，其中應(yīng)用特性參數(shù)以及處理器與應(yīng)用特性相關(guān)的參數(shù)可以通過功能模擬器快速得到。模型對(duì)處理器帶寬分別為2、4、6、8的平衡超標(biāo)量亂序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了性能評(píng)估，與周期精確的M5模擬器的仿真結(jié)果相比，模型對(duì)

3、SPEC CPU2000整型程序CPI的平均分析誤差分別為7.89％、8.9%、9.46%、10.9%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，模型能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行快速、相對(duì)精確的性能評(píng)估，而且能夠深刻洞察處理器結(jié)構(gòu)以及程序特性對(duì)性能的影響。根據(jù)模型誤差分析，模型的誤差來自對(duì)缺失事件缺失損失的交疊的忽略以及對(duì)各缺失事件缺失損失的評(píng)估過于粗略。模型的最大誤差源于對(duì)指令Cache缺失損失的評(píng)估過于粗略。鑒于此，本文首先應(yīng)用區(qū)間分析理論詳細(xì)分析了影響一級(jí)指令Cach