【摘要】：隨著處理器技術(shù)的飛速發(fā)展,處理器的性能評估逐漸成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的焦點。在超標(biāo)量亂序處理器的性能評估中,穩(wěn)態(tài)性能部分大約占處理器總性能的20%。當(dāng)前學(xué)術(shù)界普遍使用基于指令窗口曲線(Instruction Window Curve,IW曲線)的穩(wěn)定狀態(tài)吞吐率模型評估處理器的穩(wěn)態(tài)性能,但是這一模型缺乏對指令依賴關(guān)系和指令類型的綜合考慮,并且模型中存在一個不合理的假設(shè):指令窗口大小等于重排序緩沖區(qū)(Reorder Buffer,ROB)大小。本文旨在綜合考慮指令依賴關(guān)系和指令類型兩個維度,建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定狀態(tài)吞吐率模型,用于快速準(zhǔn)確地評估處理器的穩(wěn)態(tài)性能。本文的工作主要包含兩個方面:第一,設(shè)計實驗分析影響穩(wěn)定狀態(tài)吞吐率的因素并評估基于IW曲線的穩(wěn)態(tài)吞吐率模型。首先,針對指令依賴關(guān)系、指令混合比、流水線寬度以及功能單元數(shù)目,分別設(shè)計相應(yīng)的測試程序進(jìn)行驗證、分析;然后,在gem5仿真平臺上,復(fù)現(xiàn)基于IW曲線的穩(wěn)態(tài)吞吐率模型;最后,從平均指令逗留時間和指令窗口大小兩個方面詳細(xì)分析基于IW曲線的模型存在的不足。第二,建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)吞吐率模型。首先,從指令依賴關(guān)系和指令類型出發(fā),在前人建立的關(guān)鍵路徑長度理論的基礎(chǔ)上,提出一個新的特征維度:依賴鏈路延遲分布;然后,分析依賴鏈路延遲分布和穩(wěn)態(tài)吞吐率值的關(guān)系并建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定狀態(tài)吞吐率模型;最后,考慮流水線微架構(gòu)參數(shù)對穩(wěn)態(tài)吞吐率的影響,包括流水線寬度,流水線后端功能單元數(shù)目等參數(shù),修正和完善穩(wěn)態(tài)吞吐率模型。本文建立的模型在4種不同的ROB大小配置下,分別采用11種不同的應(yīng)用對模型的精度進(jìn)行驗證。與gem5仿真結(jié)果相比,模型自預(yù)測的平均精度大約為94.4%,模型跨應(yīng)用預(yù)測的平均精度在91%左右;與基于IW曲線的穩(wěn)定狀態(tài)吞吐率模型相比,本文所建立的模型平均精度提高超過10%;在時間開銷方面,模型和gem5仿真器相比,平均可以節(jié)省71.42%的時間。
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東南大學(xué)碩士學(xué)位論文器運行中的一般性規(guī)律，它對處理器架構(gòu)探索不能提供顯著的幫助；行機(jī)理，提出了針對處理器性能的機(jī)理或者統(tǒng)計模型，這類模型在精和架構(gòu)探索上卻擁有巨大的優(yōu)勢。通過建模，研究人員能夠根據(jù)硬件性能相關(guān)的指標(biāo)，并且能夠準(zhǔn)確地觀察到處理器內(nèi)部運行時的一般性

第二章 CPU 流水線與穩(wěn)態(tài)吞吐率建模概述將對前人已經(jīng)建立的一些穩(wěn)定狀態(tài)吞吐率模型進(jìn)行詳細(xì)的介紹，主要有以下三個模模型，指令窗口曲線模型，，基于 IW 曲線的穩(wěn)定狀態(tài)吞吐率模型。流水線寬度的模型 表示使用區(qū)間分析方法對處理器運行時的性能部分進(jìn)行劃分，圖中橫坐標(biāo)表示時間的 IPC（Instruction per Cycle）值�？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)處理器處于穩(wěn)態(tài)部分時，IPC 值為 D，這就是傳統(tǒng)的基于流水線寬度的穩(wěn)態(tài)吞吐率模型，其穩(wěn)態(tài)吞吐率值恒等于 D。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張鶴;;超標(biāo)量處理器中重排序緩沖器的研究[J];信息化縱橫;2009年16期

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本文編號：2644455