MPSoC性能估计技术研究

发布时间：2017-09-05 00:21

  本文关键词：MPSoC性能估计技术研究

  更多相关文章： 多处理器系统芯片 性能估计 剖析 标注 逐层完善

【摘要】：随着嵌入式领域应用需求的不断提高,MPSoC的体系结构和设计规模变得愈加复杂与庞大,迫切需要快速、准确的性能评估技术。本文的研究工作从基于Simulink的MPSoC设计流程出发,对其相关研究领域进行探索,提出构建了一套完整的MPSoC性能估计流程,并通过视频应用和测试基准对其予以验证和评估。本文的研究工作主要分成以下四个方面逐步展开： (一)基于剖析和标注技术,对简单存储架构、面向多媒体应用的MPSoC进行性能估计的方法和流程。 当前的性能评估技术要么太慢、要么缺少准确性,本文首先提出了一个静态分析和动态仿真相结合的方法解决这些问题。采用一个通用的覆盖率分析工具GNU gcov,在本机模拟的仿真过程中剖析得到程序执行的统计信息。通过正交分离计算和通信部分的估计,控制分析和仿真的复杂度。把虚拟体系架构模型的计算部分的结果标注到传输精确模型中进行进一步的分析,支持MPSoC性能估计的逐层次完善。通过QVGA Motion-JPEG和MPEG2应用的实验证明了本文提出方法的可行性和高效性。 (二)面向MPSoC性能估计的高速缓存建模技术 为了使性能估计结果足够准确,必须考虑各系统组件的影响。其中,高速缓存尤为重要,对整个系统性能的影响很大。本文分析了现有的面向MPSoC性能评估的高速缓存建模技术的优缺点,提出了一种用于本机模拟的、静态分析和动态标注相结合的缓存建模技术。该技术采用GCC剖析,避免了命中判断时的标签比较,扩展了缓存更新的粒度,建立了准确的指令和各类型变量在目标平台的地址映射表,不仅提高了仿真速度,而且提高了评估的准确性。同时,该技术还支持对多级缓存的建模,扩展了对多处理器平台的支持。实验结果表明,该技术的评估速度和准确性均优于现有技术。 (三)面向MPSoC性能估计的全局共享存储器建模技术 MPSoC的趋势是集成更多的处理器,使得全局共享存储器的竞争愈加严重,已成为大型应用的性能瓶颈。为了结合动态仿真和静态分析的优势,本文在本机模拟过程中利用GCC剖析工具来收集执行的信息,提出一个按访问量均匀分布的全局存储器访问模型,在SystemC时序精确的仿真时造成竞争,得到全局存储器竞争的延时,提供更精确的性能估计结果。 (四)传输精确级MPSoC性能估计技术 本文把以上技术有机的结合起来,提出了一个在TA层进行MPSoC性能估计的方法和流程,使本文提出的性能估计技术适用于更广阔的领域。实验中把这些技术应用于不同平台配置下的H.264视频解码器应用,结果表明,采用这些技术可以很明显地提高估计的准确性,使传输精确级模型的准确性接近于虚拟原型级模型,且对仿真速度的影响是可以容忍的。
【关键词】：多处理器系统芯片 性能估计 剖析 标注 逐层完善
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN47
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 图目录13-16
• 表目录16-17
• 1 绪论17-23
• 1.1 课题背景及意义17-18
• 1.2 本文研究内容和主要创新点18-21
• 1.2.1 本文研究内容19-20
• 1.2.2 本文主要创新点20-21
• 1.3 本文架构21-23
• 2 国内外研究现状23-31
• 2.1 MPSoC性能估计研究现状23-25
• 2.2 非写分配高速缓存一致性研究现状25-27
• 2.3 高速缓存建模技术研究现状27-28
• 2.4 共享存储器建模技术研究现状28-31
• 3 显性存储架构MPSoC性能估计研究31-55
• 3.1 在VA层基于剖析技术的计算性能评估33-42
• 3.1.1 工作流程33-34
• 3.1.2 Gcov简介34-36
• 3.1.3 剖析API函数36-39
• 3.1.4 流水线分析器39-42
• 3.2 TA层基于标注的通信性能评估方法42-45
• 3.3 应用与实现45-47
• 3.4 实验结果47-53
• 3.4.1 评估速度49-51
• 3.4.2 结果准确度51-53
• 3.5 本章小结53-55
• 4 多核高速缓存架构及建模技术研究55-93
• 4.1 面向非写分配高速缓存的一致性协议及实现55-71
• 4.1.1 写干涉协议55-57
• 4.1.2 协议正确性57
• 4.1.3 协议分析57-60
• 4.1.4 硬件实现60-65
• 4.1.5 实验结果与分析65-71
• 4.2 MPSoC高速缓存建模71-90
• 4.2.1 GCC剖析技术71-72
• 4.2.2 高速缓存模型72-74
• 4.2.3 基于段落的高速缓存更新机制74-78
• 4.2.4 指令及变量地址追踪78-82
• 4.2.5 多级高速缓存建模82-83
• 4.2.6 实验结果与分析83-89
• 4.2.7 模型开销分析89-90
• 4.3 本章小结90-93
• 5 传输精确级MPSoC性能估计技术研究93-113
• 5.1 性能估计方法94-96
• 5.2 指令分析器96-99
• 5.3 存储器分析器99-104
• 5.3.1 高速缓存分析器100-101
• 5.3.2 均匀化全局存储器访问模型101-104
• 5.4 实验结果与分析104-111
• 5.4.1 软硬件平台104-105
• 5.4.2 仿真时间105-106
• 5.4.3 性能估计的准确度106-111
• 5.5 本章小结111-113
• 6 总结与展望113-115
• 6.1 论文总结113
• 6.2 未来工作展望113-115
• 参考文献115-125
• 攻读博士学位期间主要的研究成果125-126

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