实验3--SimpleScalar与程序优化

1、精选优质文档-倾情为你奉上实验3 SimpleScalar与程序优化8 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

2、、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-.tar.gz;Gcc-2.7.2.3.ss_.tar.gz ;2、然后安装flex,build-essential$ sudo apt-get install flex;$ sudo apt-get install build-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：$ export IDIR=/home/my/simplescal

3、ar设置主机：$ export HOST=i686-pc-linux设置目的机器成小字段机器：$ export TARGET=sslittle-na-sstrix3、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tar xzvf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 $IDIR$ tar xzvf simpletools-2v0.tgz$ rm -rf gcc-2.6.34、其次是simpleutils$ tar xzvf simpleut

4、ils-.tar.gz$ cd simpleutils-然后编译前要打开simpleutils-/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$ make install5、接下来安装simplesim3.0$ cd $IDIR$ tar xzvf simplesim-3v0e.tgz$ cd simplesim-3.0$ make config

5、-alpha$ make6、最后安装gcc2.7编译器套件$ cd $IDIR$ tar xzvf gcc-2.7.2.3.ss.tar.gz$ cd gcc-2.7.2.3$ export PATH=$PATH:/home/YOUR_USER_NAME/simplescalar/sslittle-na-sstrix/bin$ ./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：./MakefileLine130：增加-I/u

6、sr/include或-I./include > -I /usr/include!修改代码：./protoize.c$ sudo chmod +w protoize.c !修改权限#include <varargs.h> > #include <stdarg.h>!修改代码：./obstack.h$ sudo chmod +w obstack.h !修改权限*(void *)_o->next_free)+=(void *)datum); > *(void *)_o->next_free+)=(void *)datum);!复制补丁文件$ c

7、p ./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$IDIR/sslittle-na-sstrix/bin!修改ar及ranlib的权限$ sudo chmod +w ar ranlib$ sudo chmod +x ar ranlib$ cd $IDIR/gcc-2.7.2.3$ make!修改代码：./i

8、nsn-output.cLine 675/750/823：末尾增加 “”$ make !修改代码：./objc/sendmsg.c$sudo chmod +w objc/sendmsg.c !修改权限Line35：增加#define STRUCT_VALUE 0$ make LANGUAGES="c c+" 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./Makefil

9、e确认修改，再继续重复流程$ make LANGUAGES="c c+" CFLAGS="-O" CC="gcc"$ make install LANGUAGES="c c+" 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$IDIR/bin/sslittle-na-sstrix-gcc -o 1 1.c然后运行$IDIR/simplesim-3.0/sim-safe 1发现可以运行，安装成功3、 代码优化：比较各种分支预

10、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 -bpred taken tests/bin.little/test

11、-math./sim-bpred -bpred nottaken tests/bin.little/test-math./sim-bpred -bpred bimod -bpred:bimod 512 tests/bin.little/test-math./sim-bpred -bpred bimod -bpred:bimod 1024 tests/bin.little/test-math./sim-bpred -bpred 2lev -bpred:2lev 1 1024 8 01 tests/bin.little/test-math./sim-bpred -bpred 2lev -bpred

12、:2lev 1 64 6 1 tests/bin.little/test-math./sim-bpred -bpred comb -bpred:comb 1024 -bpred:2lev 1 1024 8 0 -bpred:bimod 1024 tests/bin.little/test-math always takenalways not takenbimod(512)bimod(1024)2-level(1,1024,8,0)2-level(1,64,6,1)comb(1024)(1,1024,8,0)(1024)sim_total_insnsim_total_refs5689

13、7568975689756897568975689756897sim_num_branches38591385913859138591385913859138591sim_elapsed_time1111111sim_inst_ratesim_IPB5.53725.53725.53725.53725.53725.53725.5372bpred_bimod.lookups38591385913859138591385913859138591bpred_bimod.updates38591385913859138591385913859138591bpred_bimod.addr_hits2566

14、1219383369234237342422784435570bpred_bimod.dir_hits25661219383419534732347942838736011bpred_bimod.misses1293016653439638593797102042580bpred_bimod.jr_hits3543354335283528352835283528bpred_bimod.jr_seen3543354335433543354335433543bpred_bimod.jr_non_ras_hits.PP354335432828282828bpred_bimod.jr_non_ras_

15、seen.PP354335434141414141bpred_bimod.bpred_addr_rate0.66490.56850.87310.88720.88730.72150.9217bpred_bimod.bpred_dir_rate0.66490.56850.88610.90000.90160.73560.9331bpred_bimod.bpred_jr_rate1.00001.00000.99580.99580.99580.99850.9958bpred_bimod.bpred_jr_non_ras_rate.PP1.00001.00000.68290.68290.68290.682

16、90.6829bpred_bimod.retstack_pushes0035043504350435043504bpred_bimod.retstack_pops0035023502350235023502bpred_bimod.used_ras.PP0035023502350235023502bpred_bimod.ras_hits.PP0035003500350035003500bpred_bimod.ras_rate.PPError:divide by zeroError:divid by zero0.99940.99940.99940.99940.9994 根据得到的统计数据

17、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(struct opt_odb_t *odb, int argc, 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

18、, 0, 0);    在sim_main函数中： while (TRUE)          regs.regs_RMD_REG_ZERO = 0;#ifdef TARGET_ALPHA      regs.regs_F.dMD_REG_ZERO = 0.0;#endif       /* 获取下一条指令*/      MD_

19、FETCH_INST(inst, mem, regs.regs_PC);      /* 指令计数 */      sim_num_insn+;      /* set default reference address and access mode */      addr = 0; is_write = FALSE;       /

20、* set default fault - none */      fault = md_fault_none;       /* 对指令译码 */      MD_SET_OPCODE(op, inst);       /* 执行指令 */      switch (op)#define DEFINST(OP,MSK,NAM

21、E,OPFORM,RES,FLAGS,O1,O2,I1,I2,I3)                              case OP:              

22、0;                                                   &#

23、160;        SYMCAT(OP,_IMPL);                                       &#

24、160;                                 break;#define DEFLINK(OP,MSK,NAME,MASK,SHIFT)           &#

25、160;                                         case OP:        

26、0;                                                  

27、60;               panic("attempted to execute a linking opcode");#define CONNECT(OP)#define DECLARE_FAULT(FAULT)                   

28、;                                            fault = (FAULT); break; #include "machine.def

29、"                   default:                         panic("attempted to execute a bogus o

30、pcode");     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+;       

31、;    if (MD_OP_FLAGS(op) & F_STORE)             is_write = TRUE;              if (MD_OP_FLAGS(op) & F_CTRL)           

32、;         md_addr_t pred_PC;           struct bpred_update_t update_rec;            sim_num_branches+;            if (pr

33、ed)/ 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, 

34、0;                                        /* 分支地址*/regs.regs_PC,       

35、0;                                  /*目的地址 */target_PC,              &

36、#160;                           /* 指令操作码 */op,                     

37、60;                    /* call? */MD_IS_CALL(op),                           

38、;               /* return? */MD_IS_RETURN(op),                               

39、60;          /* stash an update ptr */&update_rec,                                  &#

40、160;       /* stash return stack ptr */&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)  &

41、#160;                                     /* 分支不转移,pc直接加一 */           

42、0;         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*/    

43、0;        bpred_update(pred,                                 /* 分支地址 */regs.regs_PC,      

44、                         /* resolved branch target */regs.regs_NPC,                   

45、0;           /* 分支是否转移 */regs.regs_NPC != (regs.regs_PC +                                 

46、                                 sizeof(md_inst_t),               

47、;                /* pred taken? */pred_PC != (regs.regs_PC +                            &#

48、160;                                    sizeof(md_inst_t),                               /* correct pred? */pred_PC = regs.regs_NPC,