采樣模擬的優(yōu)化研究.pdf

1、模擬器作為計算機體系結(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,但由于通過軟件來模擬硬件行為,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展的各種工作的可行性和效率。因此,如何提升模擬器的運行速度一直是體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究的熱點之一。
　　 在諸多模擬優(yōu)化技術(shù)中,采樣模擬技術(shù)因為實現(xiàn)簡單,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測試程序執(zhí)行段的小部分特征樣本段進行模擬,然后利用模擬樣本得到的結(jié)果計算推導(dǎo)整個程序執(zhí)行段的結(jié)果。由于采樣模擬使用模擬獲得的局部結(jié)果推斷整個程序的結(jié)果,因此采樣模擬不可避免地會引入誤差。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間是采樣模擬的主要問題。已有的采樣模擬的相關(guān)研究主要關(guān)注于設(shè)計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,但對于設(shè)計采樣模擬中的

3、另一個重要元素,樣本粒度卻很少涉及。大部分研究者直覺地將最有可能直接減少模擬樣本長度的細粒度選作設(shè)計的基本的參數(shù),但很少有研究探索粗粒度的采樣模擬設(shè)計,以及試圖對不同粒度的采樣模擬設(shè)計進行比較,對于適合刻畫粗粒度樣本的特征指標(biāo)也屬于未知領(lǐng)域。
　　 但是本文在對采樣模擬技術(shù)進行全面分析之后發(fā)現(xiàn)粗粒度的采樣模擬實際上是比細粒度更好的設(shè)計方案。其優(yōu)點主要體現(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化特征分析和樣本選取的過程。從而減少特征樣本的個數(shù),并使選取的樣本更有可能靠近程序的開始部分,由此可以顯著減少用于樣本之間過渡的功能模擬所需要的時間。由于功能模擬在以往細粒度采樣模擬過程中占據(jù)絕大部分模擬時間,所以總體的模擬時間會隨著功能模擬時間的大幅減少而顯著減少。
　　 (∵)使用粗粒度選取樣本之后,為分級采樣創(chuàng)造了機會?？梢韵韧ㄟ^對整個程序進行粗粒度采樣去除程序行為中的噪聲,隨后使用細粒度采樣

5、方法對選出的粗粒度樣本進行進一步采樣。分級采樣中的細粒度采樣方法只對粗粒度樣本進行分析,而不是整個程序。由此簡化了特征分析過程,使得所需的細粒度樣本總數(shù)通常少于單純使用細粒度采樣方法所需的樣本總數(shù),從而進一步減少模擬所需要的時間。
　　 根據(jù)以上發(fā)現(xiàn),本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種粗粒度采樣模擬方法。該方法對測試程序執(zhí)行段進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),對候選樣本進行分析并選取合適