[發(fā)明專(zhuān)利]基于Petri網(wǎng)的微處理器微體系結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410673302.5
• 申請(qǐng)日: 2014-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104361182B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王蕾;王永文;竇強(qiáng);鄧宇;趙天磊;孫彩霞;張承義;高軍;倪小強(qiáng);隋兵才;陳微;黃立波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50;G06F9/44
• 代理公司: 湖南兆弘專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,譚武藝

1.一種基于Petri網(wǎng)的微處理器微體系結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于實(shí)施步驟如下：

1）根據(jù)微處理器的微體系結(jié)構(gòu)，基于著色Petri網(wǎng)構(gòu)造流水線(xiàn)模型的模板；

2）獲取在該微處理器上運(yùn)行目標(biāo)應(yīng)用程序的指令序列；

3）對(duì)所述指令序列進(jìn)行分析，獲取指令間的數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)和結(jié)構(gòu)相關(guān)信息，并獲取每條指令所使用的功能單元類(lèi)型；

4）基于所述流水線(xiàn)模型的模板、指令序列、指令間的數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)和結(jié)構(gòu)相關(guān)信息和指令序列使用的功能單元類(lèi)型，生成用于描述目標(biāo)程序在當(dāng)前微體系結(jié)構(gòu)的參數(shù)配置下的微處理器上運(yùn)行情況的著色Petri網(wǎng)模型；

5）使用Petri網(wǎng)模擬工具對(duì)著色Petri網(wǎng)模型進(jìn)行模擬并生成模擬報(bào)告，所述模擬報(bào)告的內(nèi)容包括以模擬步為序列給出每個(gè)模擬步觸發(fā)的變遷和變遷被觸發(fā)的時(shí)間；

6）根據(jù)所述模擬報(bào)告將著色Petri網(wǎng)模型生成對(duì)應(yīng)的有向無(wú)環(huán)圖；

7）計(jì)算所述有向無(wú)環(huán)圖的關(guān)鍵路徑得到關(guān)鍵路徑矩陣，關(guān)鍵路徑長(zhǎng)度表示當(dāng)前程序段在該處理器上執(zhí)行的時(shí)間，根據(jù)關(guān)鍵路徑矩陣列出關(guān)鍵路徑所經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)關(guān)鍵路徑的節(jié)點(diǎn)和邊的組成、關(guān)鍵路徑中每種類(lèi)型邊的數(shù)量和延遲之和生成關(guān)鍵路徑報(bào)告；計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)入邊的松弛時(shí)間并生成松弛時(shí)間報(bào)告；

8）以所述關(guān)鍵路徑報(bào)告、松弛時(shí)間報(bào)告為基礎(chǔ)，分析微處理器在當(dāng)前微體系結(jié)構(gòu)參數(shù)配置下運(yùn)行目標(biāo)應(yīng)用程序的性能瓶頸或功耗瓶頸；

9）根據(jù)微處理器在當(dāng)前微體系結(jié)構(gòu)參數(shù)配置下運(yùn)行目標(biāo)應(yīng)用程序的性能瓶頸或功耗瓶頸的分析結(jié)果判斷微處理器微體系結(jié)構(gòu)的參數(shù)是否需要優(yōu)化，如果需要優(yōu)化則將微體系結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟1）；如果不需要優(yōu)化，則結(jié)束并退出；

所述步驟4）生成用于描述目標(biāo)程序在當(dāng)前微體系結(jié)構(gòu)的參數(shù)配置下的微處理器上運(yùn)行情況的著色Petri網(wǎng)模型時(shí)，具體是指將數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)在著色Petri網(wǎng)上用邊來(lái)表示，將結(jié)構(gòu)相關(guān)通過(guò)著色Petri網(wǎng)的資源約束Place實(shí)現(xiàn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Petri網(wǎng)的微處理器微體系結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟3）中的所述數(shù)據(jù)相關(guān)是指流水線(xiàn)中后發(fā)射的指令的源操作數(shù)是先發(fā)射指令的目的操作數(shù)，后發(fā)射的指令必須要等待先發(fā)射的數(shù)據(jù)相關(guān)的指令計(jì)算出結(jié)果后才能獲得源操作數(shù)并繼續(xù)執(zhí)行；所述控制相關(guān)是指流水線(xiàn)中后發(fā)射的跳轉(zhuǎn)指令的判斷條件是先發(fā)射指令的計(jì)算結(jié)果，后面的跳轉(zhuǎn)指令必須要等待先發(fā)射的相關(guān)指令計(jì)算出結(jié)果后才能真正得到解析得出指令流的正確方向；所述結(jié)構(gòu)相關(guān)流水線(xiàn)中先發(fā)射的指令和后發(fā)射的指令使用相同的功能單元或者有限的系統(tǒng)資源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Petri網(wǎng)的微處理器微體系結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟6）的詳細(xì)步驟如下：

6.1）將著色Petri網(wǎng)模型轉(zhuǎn)換成有向無(wú)環(huán)圖，所述有向無(wú)環(huán)圖的節(jié)點(diǎn)為Petri網(wǎng)的變遷、邊為Petri網(wǎng)中兩個(gè)通過(guò)庫(kù)所相連的變遷之間的邊，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的出邊的權(quán)值為該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變遷的延遲，刪除代表共享資源的庫(kù)所和其到其他變遷的出邊和入邊；

6.2）根據(jù)所述模擬報(bào)告中每個(gè)模擬步觸發(fā)的變遷和變遷被觸發(fā)的時(shí)間，給有向無(wú)環(huán)圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)增加屬性，屬性值為變遷被觸發(fā)的時(shí)間；

6.3）根據(jù)每條指令所使用的功能單元類(lèi)型，更新有向無(wú)環(huán)圖中“執(zhí)行”流水段對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的出邊的延遲為功能單元的延遲或流水級(jí)數(shù)、其余邊的延遲設(shè)置為1個(gè)時(shí)鐘周期；

6.4）修正有向無(wú)環(huán)圖的權(quán)值；

6.5）生成上述修正權(quán)值后的有向無(wú)環(huán)圖的描述矩陣，所述描述矩陣的行和列都是有向無(wú)環(huán)圖的節(jié)點(diǎn)，所述描述矩陣中的元素表示節(jié)點(diǎn)間有無(wú)有向邊，如果節(jié)點(diǎn)間不存在有向邊，則所述元素的權(quán)值為零，如果節(jié)點(diǎn)間存在有向邊，則所述元素的權(quán)值為該邊的權(quán)值。