众核处理器和众核集群的并行模拟

模拟器是计算机体系结构研究的重要工具.近年来并行计算机体系结构的发展给计算机模拟带来了巨大的挑战.一方面,随着体系结构朝着多核以及众核处理器发展,模拟的目标系统规模随着模拟核数以摩尔定律的速度增加而不断增大;另一方面,串行模拟的速度因为模拟器运行所在宿主机主频提速减缓而停滞不前.上述两方面的原因使得传统的串行模拟方式无法满足对新兴体系结构模拟规模和速度的需求.以众核处理器和众核集群这两种体系结构为例,并行模拟技术在并行计算机体系结构模拟中是必要而且可行的.对于众核处理器的模拟,使用并行离散事件模拟对其进行加速,在模拟精度不变的前提下,提高模拟速度10.9倍.对于众核集群的模拟,模拟的目标系统总规模达到1024核,并且支持MPI/Pthreads混合编程的运行环境.     

基于龙芯CPU的多核全系统模拟器SimOS-Goodson

随着片上多核结构成为当前高性能微处理器发展的趋势,目标工作负载也变得多样化,传统的用户级模拟器已不能适应未来体系结构的研究需要.基于SimOS全系统模拟环境,设计并实现了龙芯CPU的片上多核全系统模拟器SimOS-Goodson.在SimOS-Goodson的设计中运用了时序与功能分离的组织形式,并采用了一种新的值预测校验算法来解决模拟环境中的存储一致性问题.经过与真实硬件环境进行交叉校正,保证了模拟器的可信度与准确度.与用户级模拟器相比,SimOS-Goodson保持了高速、灵活的优点,又具备精确、全系     

Trace生成对大规模并行性能模拟的影响及其改进策略

Trace生成是trace驱动体系结构模拟中不可或缺的步骤。Trace不仅需要占用大量存储空间,其生成过程还可能对目标应用程序的模拟执行产生一定程度的干扰,导致性能数据误差。Trace驱动并行性能模拟器由于其设计实现特点和所运行的宿主并行平台的多样性,使得trace生成的影响具有其独特性。本文选取典型并行模拟器BigSim和若干具有不同计算通信比的目标并行程序,在三个支持不同traceI/O方式的宿主机平台上设计实验评估了trace生成对并行性能模拟的影响,结果表明trace生成对模拟效率和精度均有较大的影响,并分析了这种影响与并行模拟器实现和宿主机平台I/O方式的关系,进而讨论了几种可行的改进方案,对trace驱动并行模拟器设计、实现和使用具有一定的指导意义。     

计算机系统模拟器研究综述

计算机系统模拟器已经成为计算机系统结构领域研究中不可或缺的工具,真实计算机系统的不断发展对模拟器的性能要求也越来越高,模拟器的性能提升也促进了真实计算机结构和性能上的进步.为了提升性能,模拟器的发展经历了从串行单线程模拟到多处理单元并行模拟的发展趋势.串行模拟器和并行模拟器分别针对各自的模拟目标和模拟过程提出了各种优化方案,串行模拟器研究者提出了交织码、二进制翻译、FPGA加速、模拟分离等加速技术,而并行模拟器在串行模拟器基础上针对自己特有的支撑架构以及负载均衡、同步机制和通信机制等问题提出了各种解决方案.     

大规模并行计算机系统并行性能模拟技术研究

性能模拟技术是计算机系统性能评价的重要手段.介绍了面向大规模并行计算机系统以及消息传递应用程序的并行性能模拟技术,总结了相关的关键技术和国内外研究现状.对几个代表性的并行模拟器系统进行了详细介绍.结合并行计算机系统和应用的发展趋势,讨论了未来并行模拟器设计、实现面临的问题和可能的解决方案.     

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。     

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.     

基于OMNet++的大规模InfiniBand互连网络模拟系统

随着多核处理器的发展和计算需求的不断增长,高性能计算系统规模不断增大.使用模拟器对高性能计算系统进行模拟,对系统设计及优化有着重要的作用,互连网络模拟则是其中不可或缺的一部分.设计实现了一种基于OM Net++的大规模InfiniBand互连网络模拟系统,该系统通过记录的并行程序M PI消息来驱动网络仿真过程,可以模拟互连网络在程序运行过程中的工作状态,并可与消息驱动的高性能计算机模拟系统集成.通过与真实集群中节点间通信时延做对比,验证了模拟精度,并测试了模拟性能.     

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.     

P2P网络模拟器分析与比较

旨在方便P2P研究人员对模拟器的了解、选择与使用,寻找一种性能优秀的P2P网络模拟器。采用比较法首先分析了模拟方法在P2P网络测试验证方面的优越性;然后分层次地介绍当前一些具有代表性的P2P模拟器,包括传统通用的网络模拟器、涛议专用的P2P模拟器、通用P2P模拟器和并行化通用P2P模拟器;最后从不同模拟器的适用范围,比较各种网络模拟器的优劣。从而得出P2P网络模拟器应根据实际需求从架构、实用性、延展性、统计性和底层网络模拟等五个方面的考虑选择,并从多方面分析了今后P2P模拟器的发展趋势。