面向交互式應(yīng)用的嵌入式CPU性能分析與評估.pdf

1、隨著智能手機與平板電腦等移動智能終端設(shè)備的迅猛發(fā)展，交互式應(yīng)用逐漸替代傳統(tǒng)計算密集型應(yīng)用，成為決定用戶體驗的關(guān)鍵因素。交互式應(yīng)用，如高清視頻，高保真音頻，高分辨率3D動畫，動態(tài)網(wǎng)頁渲染等，強調(diào)人機交互，重視用戶體驗，其行為特性與傳統(tǒng)桌面機存在較大差異。對面向交互式應(yīng)用的嵌入式CPU性能進行量化分析與評估，有助于掌握交互式應(yīng)用的程序特性及其對處理器的需求，為設(shè)計高性能嵌入式處理器提供參考。
　　本文選用學(xué)界廣泛使用的時鐘周期精確Ge

2、m5仿真模型作為研究平臺，其仿真數(shù)據(jù)具有真實可靠性。本文詳細(xì)分析了亂序超標(biāo)量處理器的流水線設(shè)計及其所使用的關(guān)鍵技術(shù)，通過在Gem5 ARMDetailed模型上運行具有代表性的交互式網(wǎng)頁渲染測試集Bbench，分析基線流水線配置下交互式應(yīng)用的程序特性;同時根據(jù)數(shù)學(xué)解析模型定量分析各類缺失事件引入的開銷，并以此構(gòu)建其CPI(每條指令占用時鐘周期數(shù))棧，以分析運行交互式應(yīng)用時處理器的性能瓶頸。論文發(fā)現(xiàn)，交互式應(yīng)用測試程序Bbench的動態(tài)指

3、令流中，簡單整型計算和存儲操作占到了總指令的97％，而基線處理器設(shè)計中有限的功能單元數(shù)目會直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)冒險，從而限制穩(wěn)定狀態(tài)下程序的CPI。此外，由于結(jié)構(gòu)冒險與缺失事件的影響，Bbench的CPI高達2.46，其中由L1 D-Cache引入的缺失開銷對CPI的貢獻率達到25.74％。
　　本文還評估了物理寄存器堆、ROB(重排序緩沖區(qū))以及功能單元等微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)沖突事件對交互式應(yīng)用性能的影響。通過對處理器微結(jié)構(gòu)的探索與評估，本文發(fā)