Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск

Исследование подходов к реализации конвейера инструкций в рамках потактово-точного симулятора микропроцессоров “Эльбрус”

https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2019-31(3)-4

Полный текст:

Аннотация

Программное моделирование играют важную роль в цикле разработки процессоров, так как они предоставляют доступ к еще не существующему оборудованию. Потактово-точные симуляторы позволяют разработчикам программного обеспечения создавать и оптимизировать программы с учетом особенностей и характеристик разрабатываемых процессоров, что особенно важно для архитектур, которые для достижения высокой производительности в основном опираются на агрессивные оптимизации компилятора. Одним из ключевых аспектов потактово-точного симулятора является способ моделирования конвейера симулируемого процессора. Программная модель конвейера оказывает большое влияние на общую структуру симулятора и на его производительность и точность. Основной целью данной статьи является разработка и анализ различных подходов к моделированию конвейера микропроцессоров “Эльбрус”, которые бы позволяли переиспользовать функционал существующего функционального симулятора без его существенных изменений, и которые бы достигали хорошего баланса производительности и точности. Мы коротко описываем особенности микропроцессоров “Эльбрус” и детали существующего функционального симулятора, важные для потактово-точного моделирования. Мы делаем несколько простых, но достаточно общих и полезных наблюдений о поведении конвейера с позиции точного и эффективного потактово-точного моделирования микропроцессоров. Данные наблюдения используются в качестве основы для обоснования, разработки и анализа нескольких подходов к моделированию конвейера, описанных в данной статье. Всего мы описываем четыре различных подхода, начиная с простого и достаточно очевидного, и заканчивая более сложными, полученными после нескольких итераций совершенствований и усложнений на основе ранее сделанных наблюдений. Для каждого подхода мы анализируем его преимущества, недостатки и фундаментальные ограничения.

Об авторах

Павел Алексеевич Порошин
ПАО «ИНЭУМ им. И.С.Брука»
Россия


Алексей Николаевич Мешков
АО "МЦСТ"; ПАО «ИНЭУМ им. И.С.Брука»
Россия


Список литературы

1. . Kim A.K., Perekatov V.I., Ermakov S.G. Microprocessors and computing complexes of the Elbrus family. Piter, 2013, 272 p. (in Russian). / Ким А.К., Перекатов В.И., Ермаков С.Г. Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус». Питер, 2013, 272 стр.

2. . Cuppu Vinodh. Cycle accurate simulator for TMS320C62x, 8 way VLIW DSP processor. University of Maryland, College Park (1999).

3. . Barbieri I. et al. Flexibility, Speed and Accuracy in VLIW Architectures Simulation and Modeling. In Proc. of the 2002 WSEAS International Conference on Electronics and Hardware Systems, 2002, pp. 1661-1665.

4. . Barbieri I., Bariani M., Raggio M. A VLIW architecture simulator innovative approach for HW-SW co-design. In Proc. of the IEEE International Conference on Multimedia and Expo, 2000, vol. 3, pp. 1375-1378.

5. . Uhlig R. A., Mudge T. N. Trace-driven memory simulation: A survey. ACM Computing Surveys, vol. 29, №. 2, 1997, pp. 128-170.

6. . Joshua J. Y. et al. The future of simulation: A field of dreams. Computer, vol. 39, №. 11, 2006, pp. 22-29.

7. . Agarwal A., Huffman M. Blocking: Exploiting spatial locality for trace compaction. ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review, vol. 18, №. 1, 1990. pp. 48-57.

8. . Cho S. et al. TPTS: A novel framework for very fast manycore processor architecture simulation. In Proc. of the 2008 37th International Conference on Parallel Processing, 2008, pp. 446-453.

9. . Lee H. et al. Two‐phase trace‐driven simulation (TPTS): a fast multicore processor architecture simulation approach. Software: Practice and Experience, vol. 40, №. 3, pp. 239-258.

10. . Böhm I., Franke B., Topham N. Cycle-accurate performance modelling in an ultra-fast just-in-time dynamic binary translation instruction set simulator. In Proc. of the 2010 International Conference on Embedded Computer Systems: Architectures, Modeling and Simulation, 2010, pp. 1-10.


Для цитирования:


Порошин П.А., Мешков А.Н. Исследование подходов к реализации конвейера инструкций в рамках потактово-точного симулятора микропроцессоров “Эльбрус”. Труды Института системного программирования РАН. 2019;31(3):47-58. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2019-31(3)-4

For citation:


Poroshin P.A., Meshkov A.N. An Exploration of Approaches to Instruction Pipeline Implementation for Cycle-Accurate Simulators of "Elbrus". Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2019;31(3):47-58. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2019-31(3)-4

Просмотров: 100


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)