基于广义可加模型的多核系统中程序执行时间建模

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1、硕士学位论文基于广义可加模型的多核系统中程序执行时间建模作者姓名李佳桐学科专业微电子学与固体电子学指导教师贺小勇所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月ProgramExecutionTimeinMulti-CoreSystemModelingBasedonGeneralizedAdditiveModelsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiJiatongSupervisor：ProfessorHeXiaoyongSouthChinaUniver

2、sityofTechnologyGuangzhou,China分类号∶TPsO2。7学校代号10“1写胄谔蚤:201520108324华南理工大学硕士学位论文基于广义可加模型的多核系统申程序执行时间建模作者姓名:李佳桐指导教师姓名、职称:贺小勇副教授申请学位级别:工学硕士学科专业名称:微电子学与固体电子学研究方向:集成电路设计论文提交日期npt“生‘月‘论文答辩日期bκ年‘月4日t学位授予单位:华南理工大学学位授予日期:年月日答辩委员会成员:委员:摘要随着嵌入式系统的高速发展和广泛应用，嵌入式系统设计越来趋向于短周期内设计出

3、高性能，多功能的嵌入式系统。设计周期的缩短导致设计方式的高度抽象，而系统性能的优化过程又要求底层特性的深度理解。该矛盾具体到程序执行时间方面为：嵌入式系统对程序执行时间的高精度要求和程序执行时间在多核系统中难以预估的矛盾。本文研究目的为，在多核嵌入式系统设计初期给定基本硬件信息和软件信息的前提下，搭建一个能用于预测程序由于访问共享资源而造成的冲突延时的数学模型。该模型的输入数据可通过硬件仿真平台仿真获得，并最终返回和输入数据对应的程序额外延时的大小。本文的主要工作包括：建模理论研究。（1）研究了如何将广义可加模型应用到冲突延

4、时的预测中。开发了针对于冲突延时数据特征的广义可加模型建立和优化方法。（2）研究了粗细粒度的采样方式对自变量有效信息量的影响，实验结果表明，随着采样周期的增长，用所采得自变量拟合出的广义可加模型的调整ܴଶ呈反比例降低。（3）研究了采样数据量对所得广义可加模型的影响，实验结果表明，随着数据量的增长，所得广义可加模型的光滑度数值呈反比例降低。（4）研究了不同并行程序下所建立的广义可加模型特性，发现当并行程序的读写数据量和频率接近被测量程序时，模型拥有0.9以上的调整ܴଶ，但模型调整ܴଶ随写数据量的增加而线性减少。仿真验证平台搭建

5、。本文所搭建仿真平台基于MicroBlaze的双核系统通过AXI总线访问共享内存的架构，仲裁方式为RoundRobbin。软件上以AES加密为测试程序探索模型的应用范围，以从MälardalenWCET研究小组的Testbench中选取的程序为并行程序。本文的贡献在于探索了广义可加模型在多核嵌入式系统程序执行时间预测上的应用。广义可加模型能够适应冲突延时不一定服从正态分布的特点，在细粒度采样方式下，利用广义可加模型拟合的预测函数的调整ܴଶ能达到0.9以上。关键词：多核系统；冲突延时；细粒度采集；广义可加模型IAbstract

6、Inpresentwork,wetackletheproblemofevaluatingthetimingimpactfromsharedresourceinmulti-coreembeddedsystem.Duetothegrowingdemandofcomplexfunctionalityandperformance,system-leveldesignbecomesatendencyformodernsystemdesign.Ontheotherhand,forbuildingfaithfulsystem-levelm

7、odel,thenecessaryback-annotatingstepposesagreatdemandonperformanceanalysis,especiallyboundingthesystemtimingbehavior.Consequently,capturingthetimingbehaviorinembeddedsystem,especiallyinmulti-coresystem,becomenecessarybutchallenging.Thepurposeofthispaperistobuildama

8、thematicalmodelthatcanbeusedtopredicttheprogramcontentiondelayinmulti-coresystems,giventhebasichardwareandsoftwareinformationintheearlystagesofsy