采樣模擬的優(yōu)化研究.pdf

1、模擬器作為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究中的重要工具,已廣泛應(yīng)用于體系結(jié)構(gòu)研究的方方面面。雖然模擬器具有使用靈活,成本低廉的優(yōu)點(diǎn),但由于通過(guò)軟件來(lái)模擬硬件行為,模擬器的執(zhí)行速度與被模擬的硬件相比極其緩慢。這種速度上的差距極大影響了基于模擬器開(kāi)展的各種工作的可行性和效率。因此,如何提升模擬器的運(yùn)行速度一直是體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
　　 在諸多模擬優(yōu)化技術(shù)中,采樣模擬技術(shù)因?yàn)閷?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,成效明顯成為了最常用的模擬加速手段之一。采樣模擬的原理

2、是根據(jù)程序執(zhí)行段中由于循環(huán)和遞歸導(dǎo)致的周期性行為選取能夠代表整個(gè)測(cè)試程序執(zhí)行段的小部分特征樣本段進(jìn)行模擬,然后利用模擬樣本得到的結(jié)果計(jì)算推導(dǎo)整個(gè)程序執(zhí)行段的結(jié)果。由于采樣模擬使用模擬獲得的局部結(jié)果推斷整個(gè)程序的結(jié)果,因此采樣模擬不可避免地會(huì)引入誤差。因此如何在保證采樣精度的前提下盡可能的減少模擬所需的時(shí)間是采樣模擬的主要問(wèn)題。已有的采樣模擬的相關(guān)研究主要關(guān)注于設(shè)計(jì)刻畫樣本的特征指標(biāo)和如何根據(jù)這些指標(biāo)選取合適的樣本,但對(duì)于設(shè)計(jì)采樣模擬中的

3、另一個(gè)重要元素,樣本粒度卻很少涉及。大部分研究者直覺(jué)地將最有可能直接減少模擬樣本長(zhǎng)度的細(xì)粒度選作設(shè)計(jì)的基本的參數(shù),但很少有研究探索粗粒度的采樣模擬設(shè)計(jì),以及試圖對(duì)不同粒度的采樣模擬設(shè)計(jì)進(jìn)行比較,對(duì)于適合刻畫粗粒度樣本的特征指標(biāo)也屬于未知領(lǐng)域。
　　 但是本文在對(duì)采樣模擬技術(shù)進(jìn)行全面分析之后發(fā)現(xiàn)粗粒度的采樣模擬實(shí)際上是比細(xì)粒度更好的設(shè)計(jì)方案。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:
　　 (∵)適當(dāng)?shù)拇至６葮颖緞澐挚梢栽诒Ａ舯匾畔⒘康那疤嵯孪?/p>

4、除特征數(shù)據(jù)中不必要的噪音以及簡(jiǎn)化特征分析和樣本選取的過(guò)程。從而減少特征樣本的個(gè)數(shù),并使選取的樣本更有可能靠近程序的開(kāi)始部分,由此可以顯著減少用于樣本之間過(guò)渡的功能模擬所需要的時(shí)間。由于功能模擬在以往細(xì)粒度采樣模擬過(guò)程中占據(jù)絕大部分模擬時(shí)間,所以總體的模擬時(shí)間會(huì)隨著功能模擬時(shí)間的大幅減少而顯著減少。
　　 (∵)使用粗粒度選取樣本之后,為分級(jí)采樣創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。可以先通過(guò)對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行粗粒度采樣去除程序行為中的噪聲,隨后使用細(xì)粒度采樣

5、方法對(duì)選出的粗粒度樣本進(jìn)行進(jìn)一步采樣。分級(jí)采樣中的細(xì)粒度采樣方法只對(duì)粗粒度樣本進(jìn)行分析,而不是整個(gè)程序。由此簡(jiǎn)化了特征分析過(guò)程,使得所需的細(xì)粒度樣本總數(shù)通常少于單純使用細(xì)粒度采樣方法所需的樣本總數(shù),從而進(jìn)一步減少模擬所需要的時(shí)間。
　　 根據(jù)以上發(fā)現(xiàn),本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種粗粒度采樣模擬方法。該方法對(duì)測(cè)試程序執(zhí)行段進(jìn)行粗粒度的樣本劃分,并結(jié)合已有的指令流相關(guān)的特征指標(biāo)和本文新引入的數(shù)據(jù)流相關(guān)的特征指標(biāo),對(duì)候選樣本進(jìn)行分析并選取合適