高效能/性能分析:加速模拟与优化策略
1. 引言
随着嵌入式和通用计算系统的广泛应用,功耗和性能成为了设计者们关注的重点。为了评估这些系统的表现,设计者需要使用各种模拟器,从晶体管级到指令级,这些模拟器各有优劣。低层次模拟器提供最详细和准确的统计数据,但模拟速度较慢;高层次模拟器虽然速度快,但在某些情况下可能牺牲了准确性。为了在不影响准确度的前提下加速模拟过程,本篇博客将探讨一种混合模拟策略,通过识别程序中的热点并采用自适应采样技术,显著提升模拟速度。
2. 模拟器的选择与挑战
在选择模拟器时,设计者面临着一个重要的权衡:速度与准确性。传统的模拟器通常只能在两者之间做出妥协。例如,低层次的晶体管级模拟器虽然提供了最详细的统计数据,但模拟时间过长,难以应用于大规模基准测试。而高层次的指令级模拟器虽然速度快,但可能无法捕捉到一些细微的性能瓶颈。
2.1 瓦特计模拟器
瓦特计(Wattch)是一个架构级功耗分析和优化的框架,基于SimpleScalar工具集实现。它通过周期精确模拟生成的统计数据,估计各种硬件结构消耗的功率。尽管瓦特计相比电路级模拟器有1000倍的加速比,但在模拟大规模基准测试时,仍然需要耗费大量时间。因此,进一步减少模拟时间而不影响性能和能耗的准确度显得尤为重要。
3. 混合模拟策略
为了加速模拟过程,我们提出了一种混合模拟策略,能够在详细和快速的模拟模式之间切换。这种策略的核心在于识别程序中的热点,并通过自适应采样技术,显著提升模拟速度。
3.1 热点检测
大多数程序包含一些紧密耦合的代码区域,这些区域在执行时表现出高时间局部性,被