40、PET SNAKE专用架构性能分析：硬件与软件的较量

PET SNAKE专用架构性能分析：硬件与软件的较量

在当今的计算领域，专用架构的设计与性能评估是一个重要的研究方向。PET SNAKE架构作为一种特殊目的的架构，其性能表现值得深入探究。本文将对PET SNAKE架构的芯片面积、成本进行分析，并对比其与软件在不同计算任务中的性能表现。

1. 性能分析I：总芯片面积和成本

首先，我们来看看PET SNAKE架构中单个MPU（微处理器单元）的芯片面积和成本情况。根据相关面积估算，单个MPU的五个功能单元的面积如下表所示：
| 组件 | 面积（$cm^2$） |
| — | — |
| 流量控制器 | $4×3.9$ |
| 行化简器 | $3.8$ |
| 乘法器 | $0.43$ |
| 哈希表 | $0.41$ |
| 加法器 | $1.1$ |

通过计算可得，组成一个MPU的七个芯片的总面积为：
$4×3.9$（4个芯片） + $3.8$（1个芯片） + $0.43 + 0.41$（1个芯片） + $1.1$（1个芯片） = $21.34 < 22 cm^2$

对于一个具有$p^2 = 25 × 25$个MPU的PET SNAKE架构，其总芯片面积约为$2.25 m^2$。在实际放置这些芯片时，还需要考虑布线、散热等因素，因此需要更多的空间。不过，需要注意的是，涉及的芯片单个面积均不超过$3.9 cm^2$，并且该架构设计用于处理现代块密码（如AES - 128）所需的符号系统。

在散热方面，设计中最关键的部分似乎是行化简器，特别是A/U芯片。据估计，该芯片的晶体管数量约为英特尔至强X7460的2/3，