[發(fā)明專利]動態(tài)切換仿真模式的仿真方法及仿真設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810098725.3
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN101593219A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常曉濤;王鯤;侯銳;章宇
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 胡 琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在仿真過程中動態(tài)切換仿真模式的仿真方法和仿真設(shè)備。

背景技術(shù)

長期以來，計算機架構(gòu)師依靠軟件仿真來研究設(shè)計出的硬件的功能和性能。通常，軟件仿真設(shè)備具有周期精確仿真和功能仿真兩種仿真模式。功能仿真是較為簡單的仿真模式，其通常用于軟件開發(fā)。在功能仿真模式中，仿真設(shè)備仿真所設(shè)計的硬件的功能來調(diào)試和運行開發(fā)的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)并給出運行的結(jié)果。但是，功能仿真無法反映所設(shè)計的硬件的性能如何。與此相反，周期精確仿真是較為復(fù)雜的仿真模式，其通常用于硬件體系結(jié)構(gòu)的研究。在周期精確仿真模式中，仿真設(shè)備不僅能夠仿真所設(shè)計的硬件的功能，而且能夠準確地評估所設(shè)計的硬件的性能。然而，盡管周期精確仿真模式與功能仿真模式相比具有準確評估硬件性能的優(yōu)勢，但其有著固有的缺點，即仿真速度比功能模式下的仿真速度慢得多。以Mambo為例，仿真設(shè)備在周期精確仿真模式下的速度比在功能仿真模式下的速度要慢2個數(shù)量級，比所仿真的硬件更是慢了4個數(shù)量級以上。因此，如何能夠通過恰當?shù)貞?yīng)用所述功能仿真模式和周期精確仿真模式來實現(xiàn)準確的硬件性能評估和較快的仿真速度是人們所關(guān)心的。

針對這一問題，一種解決方法是采用采樣微體系結(jié)構(gòu)仿真(SamplingMicroarchitecture?Simulation，SMARTS)框架作為使得能夠進行全長基準的快速和準確的性能測量的途徑(參見R.Wunderlich，T.Wenisch，B.Falsafi和J.Hoe.SMARTS：Accelerating?Microarchitecture?Simulation?via?Rigorous?StatisticalSampling，International?Symposium?on?Computer?Architecture，第84-95頁，SanDiego，California，2003年6月)。SMARTS通過僅以周期精確仿真模式選擇性地仿真適當?shù)幕鶞首蛹⒁怨δ芊抡婺Ｊ絹矸抡嫫溆嗟闹噶罴瘉砑铀俜抡妗MARTS規(guī)定了統(tǒng)計的探測過程，用于配置系統(tǒng)采樣仿真運行以獲取期望的準確度。另一種方法是通過避免周期精確仿真重復(fù)代碼段來減少仿真量(參見W.Liu和M.Huang，EXPERT：expedited?simulation?exploiting?programbehavior?repetition，Proceedings?of?the?18th?annual?International?Conference?onSupercomputing，2004年6月)。因為重復(fù)代碼段代表平穩(wěn)的程序行為，因此通過辨別程序行為的重復(fù)并且采用功能仿真模式對重復(fù)代碼段進行仿真，可以明顯地加快仿真速度而不會影響性能評估的準確度。

然而上述方法以及其他在此處未提到的方法在實現(xiàn)時都需要首先對程序進行分析，并基于分析結(jié)果來確定進行周期精確仿真的指令子集和進行功能仿真的其余指令集。但是，對程序的分析處理往往都基于非常復(fù)雜的算法和數(shù)學(xué)統(tǒng)計。例如，它們需要分析源代碼或二進制代碼來搜索所有的基本塊，子程序或重復(fù)循環(huán)，因而非常難于實現(xiàn)。而且在很多時候，無法獲取源代碼或二進制代碼，從而導(dǎo)致無法進行分析。另一方面，在程序運行之前的這種靜態(tài)分析無法觀察到程序的動態(tài)行為，從而可能花費不必要的時間進行分析和仿真。例如，程序中的許多子程序和循環(huán)實際并不執(zhí)行很多次(可能在整個程序的運行過程中僅僅執(zhí)行一次或兩次)，從而它們對準確度的影響非常小，所以實際上并不需要花費時間對它們進行分析和仿真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供能夠準確地評估硬件性能并具有較快的仿真速度的仿真方法和仿真設(shè)備。

本發(fā)明利用局部性原理和推測采樣，在仿真過程中動態(tài)地切換功能仿真模式和周期精確仿真模式，從而實現(xiàn)了較快的仿真速度，并且具有與完全以周期精確仿真模式進行仿真相比可接受的準確度。