基于單指令集異構(gòu)多核架構(gòu)的單核多線程性能建模.pdf

1、嵌入式平臺日益增長的性能-功耗矛盾催生了單指令集異構(gòu)多核架構(gòu)的出現(xiàn)。該架構(gòu)可通過設(shè)計合理的任務(wù)調(diào)度策略達到最優(yōu)化的系統(tǒng)能效比。準(zhǔn)確評估和預(yù)測系統(tǒng)的性能與功耗是任務(wù)調(diào)度的前提和基礎(chǔ)。因此，需要首先建立起精準(zhǔn)的多線程性能模型，為系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度提供選擇依據(jù)和判斷標(biāo)準(zhǔn)。
　　本論文提出一種針對單指令集異構(gòu)多核架構(gòu)、以每周期執(zhí)行指令數(shù)為評估標(biāo)準(zhǔn)的多線程跨核性能模型。首先，理論推導(dǎo)出該模型的解析形式包含線程指令級并行度(Instruction

2、-Level Parallelism，ILP)和線程負(fù)載兩個因子。其次，提出以指令混合比、緩存缺失率、分支預(yù)測誤判（包括誤判次數(shù)和誤判后的恢復(fù)代價）以及流水線每周期發(fā)射指令數(shù)作為ILP模型因子，通過一階線性回歸方程擬合，建立單線程跨核ILP模型。第三，提出線程負(fù)載貢獻跨核預(yù)估模型，并通過模擬Linux操作系統(tǒng)的負(fù)載分配策略，建立線程負(fù)載貢獻與實際線程負(fù)載的推導(dǎo)關(guān)系，實現(xiàn)多線程跨核負(fù)載建模。
　　本論文使用Gem5仿真器模擬ARM指

3、令集架構(gòu)，選取Minor順序模型和arm detailed亂序模型兩種處理器類型，以SPEC CPU2000和線程負(fù)載貢獻橫跨1％～99％的自編程序為測試集。實驗結(jié)果表明:線程ILP模型在兩種處理器下的平均誤差分別為6.26％和5.9％;線程負(fù)載貢獻預(yù)估模型在兩種處理器下的平均誤差分別為0.37％和0.39％。在arm detailed模型下，線程負(fù)載分配預(yù)估的平均誤差為1.64％，線程負(fù)載貢獻推導(dǎo)的平均誤差為1.11％，相比同類型負(fù)載