Towards the adoption of structural simulation
par Daniel Gracia Pérez
Thèse de doctorat en Informatique
Sous la direction de Olivier Temam.
Soutenue en 2005
à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .
mots clés-
Titre traduit
Vers l'adoption de la simulation structurelle
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Résumé
Les simulateurs de processeurs logiciels sont devenus le principal outil d'exploration de l'espace de conception. Les simulateurs les plus utilisés sont difficiles à comprendre et à modifier, et à mesure que les processeurs deviennent plus complexes, le problème devient plus important. Les environnements de simulation structurels essayent de résoudre ce problème grâce à un environnement de description des composants qui ont les mêmes propriétés que les mécanismes hardware. Malheureusement, la réutilisation des composants est limitée par le contrôle centralisé présent dans les processeurs. Dans cette thèse, nous pressentons une méthodologie pour décentraliser le control dans l'environnement de simulation structurel SystemC, permettant ainsi le développement de composants réutilisables. Nous montrons les bénéfices de cette modularité avec une comparaision de mécanismes de cache. Un de principaux problèmes des simulateurs de processeurs logiciels est leur lenteur. Entre les techniques proposées pour réduire le temps de simulation, l'échantillonnage a été l'objet de plusieurs études. Ces études ont considéré le chauffage du simulateur comme un problème séparé, ou lorsqu'il est traité posent de problèmes d'applicabilité. Pour résoudre ce problème, nous proposons BeeRS. BeeRS utilise un budget d'instructions défini par l'utilisateur et essaye de le distribuer intelligemment entre les échantillons et le chauffage utilisant le simulateur pour résoudre les problèmes d'applicabilité. Finalement, avec FastSysC nous proposons une nouvelle implémentation du moteur d'exécution de SystemC, capable de produire des simulateurs de 2 à 3 fois plus rapides.
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Résumé
Software processor simulators have become the main tool to perform design-space exploration. However, the most currently used simulators are difficult to understand and modify, and as processors become more complex, the problem becomes worst. Structural simulation frameworks try to solve this issue by providing an environment to describe components that match the properties of real hardware components. However, the components reusability is limited by the centralized control processors present. In this thesis, we present a methodology to decentralize hardware control extending the SystemC structural simulation framework, allowing the development of reusable components. We show the benefits of such reusability with a comparison of recently proposed cache mechanisms. One of the main drawbacks of software processor simulators is their speed, from 10,000 to 100,000 times slower than real processors. Among the techniques proposed to reduce the simulation time, sampling has been the object of numerous studies. However, currently proposed sampling techniques consider warm-up as a separate issue, or when considered they suffer from applicability issues. To solve this issue, we propose BeeRS. BeeRS uses a user defined budget and tries to carefully distribute it among samples and simulation based warm-up. With its simulation based warm-up, BeeRS solves the applicability issues other techniques suffer from. Finally, we improve the SystemC execution engine with FastSysC. FastSysC computes an enhanced schedule which reduces the number of times each component is executed, and thus improves the simulation speed.
