Orientadores: Sandro Rigo, Rodolfo Jardim de Azevedo

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação

Resumo: O simulador é uma das ferramentas mais importantes para o desenvolvimento de uma nova arquitetura computacional. Entre as vantagens que ele apresenta destacam-se a flexibilidade e o baixo custo. Os primeiros simuladores eram criados manualmente, uma prática muito propensa a erros....

Resumo: O simulador é uma das ferramentas mais importantes para o desenvolvimento de uma nova arquitetura computacional. Entre as vantagens que ele apresenta destacam-se a flexibilidade e o baixo custo. Os primeiros simuladores eram criados manualmente, uma prática muito propensa a erros. Atualmente, Linguagens de Descrição de Arquiteturas (ADLs) facilitam a geração dessas ferramentas. O foco deste trabalho é a pesquisa em técnicas de simulação rápida utilizando a ADL ArchC. Partindo do estado da arte nesta área, a simulação compilada, conseguiu-se melhorar ainda mais o desempenho dos simuladores de conjunto de instruções. Duas abordagens compilada foram usadas. A primeira é uma abordagem estática, que analisa e decodifica o binário previamente e especializa o simulador para aquela aplicação, deixando a simulação com um alto desempenho. As simulações ficaram apenas 5 vezes mais lentas, na média, que execuções nativas em máquina Intel, com desempenho atingindo 900 milhões de instruções por segundo. A segunda abordagem é a dinâmica, que não exige o conhecimento prévio da aplicação, evitando a sobrecarga inicial de se especializar o simulador. Com essa abordagem é possível, também, simular aplicativos que sofrem modificações em seu próprio código, como boot-loader e sistemas operacionais. A decodificação e compilação do aplicativo são feitas em tempo de execução, fazendo uso da infraestrutura LLVM. O desempenho de simulação só não superou o estático, alcançando uma média de 140 milhões de instruções por segundo. Considerando-se a sobrecarga de geração do simulador compilado estático, a abordagem dinâmica torna-se mais rápida, mostrando-se uma excelente alternativa ao projetista que não tem o interesse em ficar simulando repetidas vezes a mesma aplicação

Abstract: The simulator is one of the most important tools to design a new computer architecture. It has many advantages, the most important are exibility and low cost. The _rst simulators were written from scratch, which was an error-prone practice. Nowadays, Architecture Description Languages...

Abstract: The simulator is one of the most important tools to design a new computer architecture. It has many advantages, the most important are exibility and low cost. The _rst simulators were written from scratch, which was an error-prone practice. Nowadays, Architecture Description Languages (ADLs) simplify the generation of these tools. This work focus on the research of new fast simulation techniques using the ArchC ADL. Beginning from the state-of-art in this area, the compiled simulation, is was possible to speed-up the instruction set simulation performance even higher. Two approaches have been used. The _rst is static compiled simulation, which analyzes and decodes the binary, and specializes the simulator for that application, improving the simulation and reaching high performance. The simulations were only 5 times slower, on average, if compared to native execution on an Intel machine, reaching 900 million instructions per second. The second approach is a dynamic compiled simulation, which requires no knowledge about the application, avoiding the overhead of specializing the simulator. With this approach it is possible to simulate sef-modifying code, such as in boot-loaders and operating systems. The application is decoded and compiled at runtime, using the LLVM framework. The simulation performance reaches an average of 140 million instructions per second, not overcoming the static approach. However, if you consider the overhead of generating the static compiled simulator, the dynamic approach becomes better, being an excellent alternative to the designer who has no interest in repeating simulations for the same application