实验3SimpleScalar与程序优化.docx

资源描述

实验3SimpleScalar与程序优化.docx

《实验3SimpleScalar与程序优化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验3SimpleScalar与程序优化.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

实验3SimpleScalar与程序优化.docx

实验3SimpleScalar与程序优化

实验3--SimpleScalar与程序优化

实验3SimpleScalar与程序优化

201208010218路志桐计科二班

1、简介：

SimpleScalar是上世纪由威斯康辛大学发布的一款开源模拟器，具备良好的可移植性和可扩展性。

作为一款时钟精确的模拟器，SimpleScalar采用执行驱动方式模拟，包含功能模拟和性能模拟。

SimpleScalar的指令集架构采用C语言宏声明，目前3.0版本主要支持PISA指令集和Alpha指令集。

根据模拟的目的不同，SimpleScalar包含多个模拟器实体，从最简单的Sim-fast到最为复杂的Sim-outorder，可分别用于功能模拟、Cache配置策略、流水线、前瞻预测等体系结构问题的全面研究。

2、安装：

1、首先从官网上下载相关的文件：

Simpletools-2v0.tgz;

Simplesim-3v0e.tar.gz;

Simpleutils-990811.tar.gz;

Gcc-2.7.2.3.ss_.tar.gz;

2、然后安装flex,build-essential

$sudoapt-getinstallflex;

$sudoapt-getinstallbuild-essential;

本来还需要bison的，不过之前安装过了，略过。

另外除此之外我们还需要配置一下环境变量

安装目录：

$exportIDIR=/home/my/simplescalar

设置主机：

$exportHOST=i686-pc-linux

设置目的机器成小字段机器：

$exportTARGET=sslittle-na-sstrix

3、设置完环境之后我们便可以安装simpletools了

进入到目的地址后，我们用tarxzvf命令将之前下载下来的simpletools解压；

由于simplescalar需要Gcc2.7以上版本支持，所以我们需要通过rm命令移除原先电脑自带的Gcc。

$cd$IDIR

$tarxzvfsimpletools-2v0.tgz$rm-rfgcc-2.6.3

4、其次是simpleutils

$tarxzvfsimpleutils-990811.tar.gz

$cdsimpleutils-990811

然后编译前要打开simpleutils-990811/ld下的文件ldlex.l并且将里面全部的yy_current_buffer替换成大写，否则代码将会报错。

然后就可以进行编译

$./configure-host=$HOST-target=$TARGET-with-gnu-as-with-gnu-ld-prefix=$IDIR

$make

$makeinstall

5、接下来安装simplesim3.0

$cd$IDIR

$tarxzvfsimplesim-3v0e.tgz

$cdsimplesim-3.0

$makeconfig-alpha

$make

6、最后安装gcc2.7编译器套件

$cd$IDIR

$tarxzvfgcc-2.7.2.3.ss.tar.gz

$cdgcc-2.7.2.3

$exportPATH=$PATH:

/home/YOUR_USER_NAME/simplescalar/sslittle-na-sstrix/bin

$./configure-host=$HOST-target=$TARGET-with-gnu-as-with-gnu-ld-prefix=$IDIR

这里面有好几处代码需要修改，我们一一修改了相应的代码

修改代码：

./Makefile

Line130：

增加-I/usr/include或-I./include——>-I/usr/include

修改代码：

./protoize.c

$sudochmod+wprotoize.c!

修改权限

#include–>#include

修改代码：

./obstack.h

$sudochmod+wobstack.h!

修改权限

*（（void**）__o->next_free）++=（（void*）datum）;—–>

*（（void**）__o->next_free++）=（（void*）datum）;

复制补丁文件

$cp./patched/sys/cdefs.h../sslittle-na-sstrix/include/sys/cdefs.h

$cp../sslittle-na-sstrix/lib/libc.a../lib/

$cp../sslittle-na-sstrix/lib/crt0.o../lib/

解压ar-ranlib.tar.gz到$IDIR/sslittle-na-sstrix/bin

修改ar及ranlib的权限

$sudochmod+warranlib

$sudochmod+xarranlib

$cd$IDIR/gcc-2.7.2.3

$make

修改代码：

./insn-output.c

Line675/750/823：

末尾增加“\”

$make

修改代码：

./objc/sendmsg.c

$sudochmod+wobjc/sendmsg.c!

修改权限

Line35：

增加#defineSTRUCT_VALUE0

$makeLANGUAGES="cc++"CFLAGS="-O"CC="gcc"

若出错，修改./cxxmain.c，删掉2978-2979行，即：

char*malloc（）;

char*realloc（）;

若无cxxmain，返回上文./Makefile确认修改，再继续重复流程

$makeLANGUAGES="cc++"CFLAGS="-O"CC="gcc"

$makeinstallLANGUAGES="cc++"CFLAGS="-O"CC="gcc"

最后安装完成之后随意写一个C语言代码进行测试。

用如下命令编译$IDIR/bin/sslittle-na-sstrix-gcc-o11.c

然后运行$IDIR/simplesim-3.0/sim-safe1

发现可以运行，安装成功

3、代码优化：

比较各种分支预测技术的性能

SimpleScalar分支预测的实现方法是：

先确定是否采取分支，即进行分支方向探测，然后是生成分支地址，对于调用返回指令，就在RAS上直接作相关操作，普通分支指令则需要利用BTB来地址探测，如果命中的话则生成地址。

然后对两步进行综合，地址命中且分支预测为采取，返回分支目标地址；地址不命中且分支预测为采取，返回1;只要分支预测为不采取，就返回0。

包括在仿真器上运行的三个程序的结果统计数据表格，以及对各种分支预测方法的对比分析。

每一列对应的运行参数分别为：

（1）test-math

./sim-bpred-bpredtakentests/bin.little/test-math

./sim-bpred-bprednottakentests/bin.little/test-math

./sim-bpred-bpredbimod-bpred:

bimod512tests/bin.little/test-math

./sim-bpred-bpredbimod-bpred:

bimod1024tests/bin.little/test-math

./sim-bpred-bpred2lev-bpred:

2lev11024801tests/bin.little/test-math

./sim-bpred-bpred2lev-bpred:

2lev16461tests/bin.little/test-math

./sim-bpred-bpredcomb-bpred:

comb1024-bpred:

2lev1102480-bpred:

bimod1024tests/bin.little/test-math

alwaystaken

alwaysnottaken

bimod

（512）

bimod

（1024）

2-level

（1,1024,8,0）

2-level

（1,64,6,1）

comb

（1024）

（1,1024,8,0）

（1024）

sim_total_insn

213688

sim_total_refs

56897

sim_num_branches

38591

sim_elapsed_time

sim_inst_rate

213688

sim_IPB

5.5372

bpred_bimod.lookups

38591

bpred_bimod.updates

38591

bpred_bimod.addr_hits

25661

21938

33692

34237

34242

27844

35570

bpred_bimod.dir_hits

25661

21938

34195

34732

34794

28387

36011

bpred_bimod.misses

12930

16653

4396

3859

3797

10204

2580

bpred_bimod.jr_hits

3543

3528

bpred_bimod.jr_seen

3543

bpred_bimod.jr_non_ras_hits.PP

3543

bpred_bimod.jr_non_ras_seen.PP

3543

bpred_bimod.bpred_addr_rate

0.6649

0.5685

0.8731

0.8872

0.8873

0.7215

0.9217

bpred_bimod.bpred_dir_rate

0.6649

0.5685

0.8861

0.9000

0.9016

0.7356

0.9331

bpred_bimod.bpred_jr_rate

1.0000

0.9958

0.9985

0.9958

bpred_bimod.bpred_jr_non_ras_rate.PP

1.0000

0.6829

bpred_bimod.retstack_pushes

3504

bpred_bimod.retstack_pops

3502

bpred_bimod.used_ras.PP

3502

bpred_bimod.ras_hits.PP

3500

bpred_bimod.ras_rate.PP

Error:

dividebyzero

Error:

dividbyzero

0.9994

根据得到的统计数据得知，在上述的分支预测器配置中，复合式的地址预测命中率与分支方向预测命中率最高。

代码分析

在sim-bpred.c中检查了输入的动态预测方法选项，并创建了相应的分支预测器。

sim_check_options（structopt_odb_t*odb,intargc,char**argv）函数中：

if（!

mystricmp（pred_type,"taken"））

{//创建预测器实例

bpred=bpred_create（BPredTaken,0,0,0,0,0,0,0,0,0）;

}

在sim_main函数中：

while（TRUE）

{

regs.regs_R[MD_REG_ZERO]=0;

#ifdefTARGET_ALPHA

regs.regs_F.d[MD_REG_ZERO]=0.0;

#endif

/*获取下一条指令*/

MD_FETCH_INST（inst,mem,regs.regs_PC）;

/*指令计数*/

sim_num_insn++;

/*setdefaultreferenceaddressandaccessmode*/

addr=0;is_write=FALSE;

/*setdefaultfault-none*/

fault=md_fault_none;

/*对指令译码*/

MD_SET_OPCODE（op,inst）;

/*执行指令*/

switch（op）

{

#defineDEFINST（OP,MSK,NAME,OPFORM,RES,FLAGS,O1,O2,I1,I2,I3） \

caseOP:

SYMCAT（OP,_IMPL）; \

break;

#defineDEFLINK（OP,MSK,NAME,MASK,SHIFT） \

caseOP:

panic（"attemptedtoexecutealinkingopcode"）;

#defineCONNECT（OP）

#defineDECLARE_FAULT（FAULT） \

{fault=（FAULT）;break;}

#include"machine.def"

default:

panic（"attemptedtoexecuteabogusopcode"）;

}

if（fault!

=md_fault_none）

fatal（"fault（%d）detected@0x%08p",fault,regs.regs_PC）;

if（MD_OP_FLAGS（op）&F_MEM）

{

sim_num_refs++;

if（MD_OP_FLAGS（op）&F_STORE）

is_write=TRUE;

}

if（MD_OP_FLAGS（op）&F_CTRL）

{

md_addr_tpred_PC;

structbpred_update_tupdate_rec;

sim_num_branches++;

if（pred）//如果分支预测器创建成功

{

/*获取预测的下条指令的地址*/

pred_PC=bpred_lookup（pred,

/*分支地址*/regs.regs_PC,

/*目的地址*/target_PC,

/*指令操作码*/op,

/*call?

*/MD_IS_CALL（op）,

/*return?

*/MD_IS_RETURN（op）,

/*stashanupdateptr*/&update_rec,

/*stashreturnstackptr*/&stack_idx）;

/*判断从分支预测器返回的下条指令地址是否合法*/

if（!

pred_PC）//不合法,（当返回0时,表示采用分支不转移预测）

{

/*分支不转移,pc直接加一*/

pred_PC=regs.regs_PC+sizeof（md_inst_t）;

}

/*根据指令执行的实际结果,来更新分支预测器*/

bpred_update（pred,

/*分支地址*/regs.regs_PC,

/*resolvedbranchtarget*/regs.regs_NPC,

/*分支是否转移*/regs.regs_NPC!

=（regs.regs_PC+

sizeof（md_inst_t））,

/*predtaken?

*/pred_PC!

=（regs.regs_PC+

sizeof（md_inst_t））,

/*correctpred?

*/pred_PC==regs.regs_NPC,

/*opcode*/op,

/*predictorupdatepointer*/&update_rec）;

}

/*checkforDLitedebuggerentrycondition*/

if（dlite_check_break（regs.regs_NPC,

is_write?

ACCESS_WRITE:

ACCESS_READ,

addr,sim_num_insn,sim_num_insn））

dlite_main（regs.regs_PC,regs.regs_NPC,sim_num_insn,®s,mem）;

/*gotothenextinstruction*/

regs.regs_PC=regs.regs_NPC;

regs.regs_NPC+=sizeof（md_inst_t）;

/*finishearly?

if（max_insts&&sim_num_insn>=max_insts）

return;

}

展开阅读全文