Железный Закон» производительности

Современные тенденции
оценки и контроля
производительности
микропроцессоров на стадии
их разработки
Наталья Владимировна Николина
НИИСИ РАН
Содержание
•
•
•
•
•
•
•
•
Уравнение производительности
Тесты производительности
Процесс разработки микропроцессора
Аналитические модели
Потактовые эмуляторы
RTL-моделирование
ПЛИС-прототипы и тестовый запуск
Заключение
НИИСИ РАН
2
Уравнение производительности
«Железный Закон»
производительности процессора:
1
Время


Производительность Программа
Инструкции
Такты
Время


Программа Инструкции Такты
НИИСИ РАН
3
Тесты производительности
Область
тестирования
Доступность
Качество
Dhrystone
Whetstone
Linpack
UBCS
APEX
NASPAR
SPLASH
ALU
FPU
FPU
CPU
Память
свободно
свободно
свободно
платно
свободно
низкое
среднее
высокое
среднее
среднее
CPU
свободно
высокое
SPEC CPU
CPU
платно
высокое
платно
высокое
EEMBC
CPU для
встроенных
приложений
DSPпроцессор
платно
высокое
Тест
BDTI
НИИСИ РАН
4
Процесс разработки
микропроцессора
Аналитическая
модель
Предложение
оптимальной архитектуры
Потактовый
эмулятор
Усовершенствование
архитектуры
RTL-модель
НИИСИ РАН
5
Аналитические модели
Эмпирическое
моделирование
•
Предполагает в
качестве входных
параметров
статистические
данные, полученные
в результате
потактового
моделирования.
Механистическое
моделирование
•
Модель оценивает
производительность
процессора,
основываясь на
ключевом наборе
метрик архитектуры
и приложений. Эти
метрики определены
в спецификации.
НИИСИ РАН
6
Потактовые эмуляторы
НИИСИ РАН
7
RTL-моделирование
•
•
•
•
Микротесты:
• Оценка длительности единичных инструкций,
проверка ее соответствия требованиям
спецификации;
• Длительность обработки промахов и
попаданий в кэш-память разных уровней для
инструкций загрузки/сохранения;
• Задержки конвейера в случае зависимых
инструкций;
Сигнатура;
Контроль IPC для базы функциональных тестов;
Профилирование.
НИИСИ РАН
8
ПЛИС-прототипы и тестовый
запуск
Объект
верификации
Скорость
выполнения
кода, инстр./с
RTL-модель
103
С-модель
(эмулятор)
ПЛИСпрототип
Тестовый
кристалл
106
Уровень
детализации
Очень
высокий
Очень
высокий
107
Средний
108-109
Очень низкий
НИИСИ РАН
9
Заключение
•
Рассмотрены различные методы оценки и
контроля производительности разрабатываемых
микропроцессоров и их моделей.
•
Рассмотренные методы суммируют накопленный
опыт измерения производительности
разрабатываемых в НИИСИ РАН
микропроцессоров и их моделей.
•
По данным методам авторами создана система
регрессионного измерения производительности,
позволяющая контролировать
производительность на всех этапах разработки
НИИСИ РАН
10