基于simplescalar性能和功耗分析多核模拟器

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1、上海交通大学工程硕士学位论文基于SimpleScalar的性能和功耗分析多核模拟器基于SimpleScalar的性能和功耗分析多核模拟器摘要为了应对日益复杂的应用，处理器芯片的设计现在已经基本达成一个共识：将来一个芯片内会集成多个甚至成百上千个处理器。尽管现在已经有多核处理器的产品，但是从体系结构到软件开发方面还存在很多问题。而在众多问题中，低功耗和热优化(ThermalManagement)设计已经成为微处理研究中的核心问题，片上多处理器(CMP)的多核结构决定了其相关的功耗研究是一个至关重要的课题。低功耗设计是一个多层次问题，需要同时在操作系统级，算法级，结构级，电路级

2、等多个层次上进行研究，每个层次的低功耗设计方法的效果不同，抽象层次越高，功耗和温度降低的效果越明显。想要对功耗进行深入的研究，对其特性在软件上进行模拟是一个很好的切入点。本文基于单核处理器模拟器SimpleScalar及其上的功耗模型Wattch，实现了一个能进行详细的性能和功耗分析的同构多核模拟器。我们针对功耗模型计算量比较大这个问题进行了有趣的尝试，最后提出一种解决方案，可以根据不同的需求在模拟器速度和具体程度上进行折中。全部程序在Linux上实现，由于使用了SystemC作为处理器核的外壳，因此改变处理器数目变得很容易。我们在这个平台上进行了大量有效的测试，比较功耗模

3、型的效率。我们还把JPEG解压程序进行任务划分移植到双核系统上去。实验证明，本文设计的有功耗和性能分析的多核模拟器是一个良好的研究平台，可以用于体系结构，应用程序并行化等研究。关键词：多核处理器，模拟器，低功耗设计，并行处理上海交通大学工程硕士学位论文基于SimpleScalar的性能和功耗分析多核模拟器AMULTIPROCESSORSIMULATORWITHPOWERANALYSISBASEDONSIMPLESCALARABSTRACTTomeettherequirementsofmoreandmorecomplexapplications,therehasbeenaco

4、mmonsensethatinthenearfuturetherewillbehundredandthousandprocessingelementsinasinglechip.Therearealreadyseveralmulticoreprocessorsinmarket.Howevertherestillexitsmanychallengesinhardwaredesign,softwaredesign,andeverythingbetween.Amongallthosechallenges,lowpowerdesignandthermalmanagementhave

5、beenthemostimportant.Multipleprocessingelementsononesinglechipmakethelowerpoweracriticalproblem.Lowpowerdesigninvolvescorporationofdifferentlevels,fromoperationsystem,algorithmlevel,systemlevel,andcircuitlevel.Designindifferentlevelcanhavedifferenteffect.Themoreabstractisthedesignlevel,the

6、moreeffective.Amultiprocessorwithpowermodelformsagoodstartofsuchresearch.Thispaperimplementssuchasimulatorbasedonthewell-knownsinglecoresimulatorSimpleScalarandpowermodelWattch.Itcancarryoutdetailedanalysisofbothperformanceandpower.ThecomputationofWattchslowsdownthesimulationspeedtoagreate

7、xtent.Webroughtourinterestingdiscussionandexperimentsandfinallycameoutasolutiontosolvetheproblem.AlloursimulationhasbeenimplementedonLinux.SystemClanguageisusedtoencapsulatethesinglePISAcoresoitiseasytoaddorremoveacore.Wehavecarriedoutdifferentexperimentstodem