處理器性能分析模型研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代超標量處理器性能的提升，處理器結構越來越復雜，對處理器性能的評估也更加困難。一直以來，模擬器以其靈活的方式和對處理器整體性能精確的評估，成為處理器性能評估的主要工具，但是用模擬的方式進行性能評估非常耗時，而且不能深刻洞察各種因素對處理器性能的影響。因此，建立一個快速、相對精確而且能夠深刻洞察各種因素對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，研究并實現(xiàn)了平衡的超標量處理器的性能分析模型，該模型以指令分派階

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

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%。實驗結果表明，模型能在一定范圍內進行快速、相對精確的性能評估，而且能夠深刻洞察處理器結構以及程序特性對性能的影響。根據(jù)模型誤差分析，模型的誤差來自對缺失事件缺失損失的交疊的忽略以及對各缺失事件缺失損失的評估過于粗略。模型的最大誤差源于對指令Cache缺失損失的評估過于粗略。鑒于此，本文首先應用區(qū)間分析理論詳細分析了影響一級指令Cach