面向交互式應(yīng)用的嵌入式CPU性能分析與評(píng)估.pdf

1、隨著智能手機(jī)與平板電腦等移動(dòng)智能終端設(shè)備的迅猛發(fā)展，交互式應(yīng)用逐漸替代傳統(tǒng)計(jì)算密集型應(yīng)用，成為決定用戶(hù)體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。交互式應(yīng)用，如高清視頻，高保真音頻，高分辨率3D動(dòng)畫(huà)，動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)渲染等，強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互，重視用戶(hù)體驗(yàn)，其行為特性與傳統(tǒng)桌面機(jī)存在較大差異。對(duì)面向交互式應(yīng)用的嵌入式CPU性能進(jìn)行量化分析與評(píng)估，有助于掌握交互式應(yīng)用的程序特性及其對(duì)處理器的需求，為設(shè)計(jì)高性能嵌入式處理器提供參考。
　　本文選用學(xué)界廣泛使用的時(shí)鐘周期精確Ge

2、m5仿真模型作為研究平臺(tái)，其仿真數(shù)據(jù)具有真實(shí)可靠性。本文詳細(xì)分析了亂序超標(biāo)量處理器的流水線(xiàn)設(shè)計(jì)及其所使用的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)在Gem5 ARMDetailed模型上運(yùn)行具有代表性的交互式網(wǎng)頁(yè)渲染測(cè)試集Bbench，分析基線(xiàn)流水線(xiàn)配置下交互式應(yīng)用的程序特性;同時(shí)根據(jù)數(shù)學(xué)解析模型定量分析各類(lèi)缺失事件引入的開(kāi)銷(xiāo)，并以此構(gòu)建其CPI(每條指令占用時(shí)鐘周期數(shù))棧，以分析運(yùn)行交互式應(yīng)用時(shí)處理器的性能瓶頸。論文發(fā)現(xiàn)，交互式應(yīng)用測(cè)試程序Bbench的動(dòng)態(tài)指

3、令流中，簡(jiǎn)單整型計(jì)算和存儲(chǔ)操作占到了總指令的97％，而基線(xiàn)處理器設(shè)計(jì)中有限的功能單元數(shù)目會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)冒險(xiǎn)，從而限制穩(wěn)定狀態(tài)下程序的CPI。此外，由于結(jié)構(gòu)冒險(xiǎn)與缺失事件的影響，Bbench的CPI高達(dá)2.46，其中由L1 D-Cache引入的缺失開(kāi)銷(xiāo)對(duì)CPI的貢獻(xiàn)率達(dá)到25.74％。
　　本文還評(píng)估了物理寄存器堆、ROB(重排序緩沖區(qū))以及功能單元等微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)沖突事件對(duì)交互式應(yīng)用性能的影響。通過(guò)對(duì)處理器微結(jié)構(gòu)的探索與評(píng)估，本文發(fā)