采用动态译码缓存的高速指令集模拟器

指令集模拟器是计算机体系结构研究和SoC软硬件协同设计的重要工具，模拟器的性能和灵活性是影响设计和验证效率的重要因素。解释型指令集模拟器具有很好的灵活性，在操作系统等涉及到自修改代码的模拟中具有不可替代的作用。该文给出了一个高性能解释型指令集模拟器的设计，它具有很高的模拟精度和很好的灵活性；同时指令集模拟器采用了动态译码缓存等优化技术，使其具有很高的模拟性能。以ARM7指令集模拟器为实例，所提出的优化技术同样适用于其它现心RISC体系结构。     

OpenSMT：一个同时多线程处理器模拟器的设计和实现

同时多线程（SMT）技术是目前微处理器体系结构的研究热点之一。为了支持对SMT技术和基于SMT核的单芯片多处理器（CMP）体系结构技术的深入研究，我们在广泛使用的超标体系结构模拟器Simple Sealar的基础上，通过对SMT结构的关键特性进行适当的抽象，开发了一个SMT体系结构模拟器OpenSMT。本文介绍了谊模拟器主要的设计思想和实现方法，包括多个线程上下文结构的表示、超标量流水线各个阶段的模拟，以及模拟器设计和实现时需要解决的几个关键问题等。初步的应用研究表明，与现有可免费获得的研究用SMT模拟器相比，该模拟器能够较好地平衡模拟性能、灵活性和精度三个基本设计目标，实现了执行驱动、易于扩展指令集结构、良好的用户接口、灵活的软件结构、适宜评估更广泛的SMT体系结构设计空间等设计要求。     

可重用的指令集模拟器的设计与优化技术

指令集模拟器是进行体系结构设计与评估及软件逆向工程开发的有利工具。该文采用解释型模拟策略,阐述可重用的指令集模拟器的实现方法。在此基础上,提出一种基于虚拟指令集的模拟技术,使之能够应用于多款处理器,同时论述了几种提高模拟效率的优化 技术。     

VLIW体系结构微处理器的控制流分析与其模拟软件设计

本文在研究超长指令字（VLIW）体系结构的基础上,总结了VLIW体系结构的指令结构特征、处理器结构特征和执行特征,通过比较VLIW体系结构微处理器模拟器的两种设计方案,选定以结构为基础设计模拟器的方案,并解决了模拟的设计难点－串并行冲突的问题。     

SimHPC:一种基于执行驱动的大规模并行系统模拟器

模拟实验方法对高性能计算机系统的性能评价和优化设计有着重要的意义,然而由于目标系统规模庞大,传统的体系结构模拟器难以满足模拟性能方面的要求.文中提出了一种专门用于高性能计算系统的模拟器——SimHPC,该模拟器采用执行驱动的全系统模拟方法,支持操作系统和应用程序的模拟运行.通过采用与目标系统同构的节点作为宿主节点以及并行模拟的方法,使得模拟性能相比传统的体系结构模拟器大幅提高,与现有的几种大规模并行系统模拟器相比,SimHPC在通用性和模拟性能方面也具有一定的优势.     

计算机体系结构软件模拟技术

在现代处理器或计算机系统设计中,体系结构软件模拟技术已成为一个不可缺少的环节.与不使用模拟技术的计算机系统或处理器设计方法相比,软件模拟技术可以极大地降低设计成本和缩短设计周期.然而,由于开发计算机体系结构软件模拟器通常十分困难,模拟器运行标准性能测试程序的时间很长以及模拟结果精度差等3个主要问题,限制了体系结构软件模拟技术在计算机系统设计中的有效性.许多研究人员已经提出了各种各样的方法和技术来解决这些问题,但是,到目前为止,这些问题还并未得到根本性解决.同时,未来体系结构模拟技术的新挑战已经开始显现.研究了体系结构软件模拟技术的由来和历史,对现有的技术和方法进行了分类和比较,对未来的挑战也进行了分析,指出了该领域今后的发展方向,以帮助计算机体系结构设计师或研究人员选择、开发体系结构模拟器或对该技术进行研究.基于这些调查分析,正在使用较为先进的技术开发一个适合于安腾系列架构的体系结构模拟器SimIPF.     

OpenCMP：一个支持事务存储模型的多核处理器模拟器

CPU设计正在由仅开发指令级并行性的单线程单核结构转向利用线程级并行性的多线程多核结构，但至今还没有一个可移植性好并被广泛使用的开源多核处理器模拟器，限制了在这样的结构上开展高质量的研究工作。我们开发了一个多核处理器体系结构模拟器OpenCMP，用于支持当前和未来对多线程多核处理器体系结构关键技术的研究。该模拟器适当地抽象了多核处理器结构，为主流的多核处理器结构研究提供一个可扩展、灵活的模拟工具框架，包括支持对乱序、顺序的处理器核和同时多线程处理器核的模拟，以便对更大的多核设计空间进行比较性研究。本文以支持事务存储模型的多核处理器结构模拟器为例，详细描述了如何通过抽象多核结构和事务存储模型的最基本特性和组成部分，扩展单核处理器模拟器SimpleScalar，设计与实现一个多核处理器模拟器。初步研究表明，与现有的多核处理器模拟器相比，该模拟器能够较好地支持对事务存储模型和基于事务存储模型的多核处理器体系结构的研究．     

关于功能模拟器生成环境的研究

为了满足专用指令集处理器的发展和产品上市时间缩短的需要，功能模拟器的自动生成方法受到越来越多的关注。该文介绍了一种体系结构描述语言xpADL驱动的模拟器生成环境，它由xpADL、模拟器生成器和函数库三部分组成。XpADL对目标体系结构的行为和组成进行描述。然后牛成器对描述文件进行解析。将其转化为树型抽象表示并生成相应的体系结构相关部分，这部分和函数库组成了功能模拟器。在实验部分，通过StrongArm和PISA两种．体系结构的功能模拟器的自动生成，证明了方法的正确性和有效性。该文的研究结果对于嵌入式系统的设计具有重要的指导意义。     

Perceptron-Based 分支预测SimpleScalar中的实现

SimpIeScaIar是目前国际上常用的一种超标量处理器的性能模拟器。首先分析了SimpleScaIar模拟器的内部体系结构,并在此基础上深入剖析了其分支预测部件的实现机制。针对SimpIeScaIar模拟器分支预测部件只支持基于计数器预测器的局限性,通过深入研究Perceptron-based分支预测器的实现机制,提出并设计了如何在SimpleScaIar模拟器中实现Perceptron-based分支预测器的方案。对超标量处理器的性能模拟和研究有着实际的意义。     

可重定向的周期精确模拟器生成环境研究

针对嵌入式系统设计对模拟器生成环境可重定向性的要求,以及当今大多数生成环境多为功能级,而不支持周期级模拟的现状,本文提出了一个可重定向的周期精确模拟器的自动生成环境.通过体系结构描述语言xpADL对目标体系结构的组成和周期级行为进行描述,利用生成器和构件库完成了模拟器的生成.其中,xpADL的描述构架、生成器的分析机制和构件库中控制模拟框架的应用,使得与现有的生成环境相比,此环境在指令的周期级行为、流水线组织和流水化部件的模拟能力等方面均具有优势.实验部分完成了PISA和StrongARM两种体系结构的周期级模拟,并进行了针对加解密应用的流水线结构设计空间搜索的研究,证明了该环境的可重定向性和有效性.     

基于时间触发的高可靠性实时系统架构

时间触发架构（TTA）为设计和实现高可靠性分布式嵌入式系统提供了软件和硬件的模型。在TTA系统中，全局时基和各种接口的精确定义，简化了节点间通信，保障了实时应用时限和错误检测。该文描述了TTA模型和TTA设计原则，并提出了基于TTA简单的车载节点模型。     

TTP/C协议的一致性机制研究

介绍了一种基于时间触发的面向容错分布式嵌入系统的通用构架TTA，以及目前TTA系统的主流协议TTP／C所提供的主要一致性机制，并提出了一种改进的状态确认算法。     

Efficient multimedia coprocessor with enhanced SIMD engines for exploiting ILP and DLP

Multimedia applications have become increasingly important in daily computing. These applications are composed of heterogeneous regions of code mixed with data-level parallelism (DLP) and instruction-level parallelism (ILP). A standard solution for a multimedia coprocessor resembles of single-instruction multiple-data (SIMD) engines into architectures exploiting ILP at compile time, such as very long instruction word (VLIW) and transport triggered architecture (TTA). However, the ILP regions fail to scale with the increased vector length to achieve high performance in the DLP regions. Furthermore, the register-to-register nature of SIMD instructions causes current SIMD engines to have limitations in handling memory alignment, data reorganization, and control flow. Many supporting instructions such as data permutations, address generations, and loop branches, are required to aid in the execution of the real SIMD computation instructions. To mitigate these problems, we propose optimized SIMD engines that have the capabilities for combining VLIW or TTA processing with a unified scalar and long vector computations as well as efficient SIMD hardware for real computation. Our new architecture is based on TTA and is called multimedia coprocessor (MCP). This architecture includes following features: (1) a simple coprocessor structure with 8-way TTA, (2) cost-effective SIMD hardware capable of performing floating-point operations, (3) long vector capabilities built upon existing SIMD hardware and a single register file and processor data path for both scalar operands and vector elements, and (4) an optimized SIMD architecture that addresses the SIMD limitations. Our experimental evaluations show that MCP can outperform conventional SIMD techniques by an average of 39% and 12% in performance for multimedia kernels and applications, respectively.     

若干体系结构模拟器加速技术的分析与对比

体系结构模拟器在处理器设计和体系结构研究中起着十分重要的作用.然而,模拟器的速度问题一直是制约其应用与发展的一个重要因素.因此对模拟器加速技术进行研究具有十分重要的意义.此类研究旨在确保模拟器精确性的同时最大程度提升模拟器的运行速度.对当前主流的体系结构模拟器加速技术进行了调研,并在此基础上对各种技术进行了比较和评价.     

Time-triggered architecture: a consistent computing platform

The time-triggered architecture provides a consistent computing platform for large complex applications and safety-relevant systems. TTA is already in use in railway systems, and the aerospace and automotive industries are beginning to adopt it, with first products making their way into the field     

Kinematics analysis of a novel all-attitude flight simulator

To overcome the kinematic singularity limitation of simulator, which is unavoidable in a three-axis architecture, an all-attitude flight simulator in a four-axis architecture is proposed. The simulator can always provide 3DOF motion by applying redundant manipulator mechanism. For direct kinematics of the manipulator, a dual-Euler method is adopted to solve the expressions of attitude angles; thus computation singularity of all- attitude angles is overcome. For inverse kinematics of the manipulator, pseudo-...     

基于2DMesh拓扑结构的NoC模拟器设计

片上网络模拟器的设计涉及到片上网络的拓扑结构、路由器结构、路由算法、性能分析等诸多方面。从NoC模拟器设计的角度,研究并讨论模拟器所采用的拓扑结构,路由器结构及数据包格式。介绍拓扑结构模拟、IP核模拟、路由模拟,并且用面向对象语言C＋＋实现一个NoC模拟器系统。     

基于2D Mesh拓扑结构的NoC模拟器设计

片上网络模拟器的设计涉及到片上网络的拓扑结构、路由器结构、路由算法、性能分析等诸多方面.从NoC模拟器设计的角度,研究并讨论模拟器所采用的拓扑结构,路由器结构及数据包格式,介绍拓扑结构模拟、IP核模拟、路由模拟,并且用面向对象语言C++实现一个NoC模拟器系统.     

系统级体系结构仿真器的研究与实现

系统级体系结构仿真器是可以作为一个虚拟目标机器运行的软件系统,它可以实现对单（多）处理器、内存系统、Cache和外部设备等于系统的功能模拟。在体系结构设计和操作系统开发等工程,体系结构仿真器有着广泛的应用。本文介绍了一个基于MISC CPU和SPARC体系结构的系统级仿真器FMCS。     

系统级体系结构仿真器的研究与实现

系统级体系结构仿真器是可以作为一个虚拟目标机器运行的软件系统 ,它可以实现对单 (多 )处理器、内存系统、Cache和外部设备等子系统的功能模拟 .在体系结构设计和操作系统开发等工程中 ,体系结构仿真器有着广泛的应用 .本文介绍了一个基于 MISC CPU和 SPARC体系结构的系统级仿真器 FMCS