目第1章WINDLX安裝及使 安 使用示 SimpleScalar簡 SimpleScalar安 SimpleScalar使 第3章實(shí)驗(yàn)內(nèi) CACHE性能分 第4章實(shí)驗(yàn)要 1WinDLXWinDLX處理器是Hennessy和Patterson合著的書《ComputerArchitecture-AWinDLXDLXWinDLXwindlx.exewindlx.hlp文件。同時(shí)，還需要一些擴(kuò)展名為.s的匯編代 解壓WinDLX軟件包或拷貝所有的WinDLX文件（至少包含windlx.exe,windlx.hlp,fact.s和input.s）到這個(gè)WinDLX 階乘。需要用到文件input.s接收從鍵盤輸入的數(shù)。開始和配和啟動(dòng)任何Windows應(yīng)用程序一樣，通過雙擊WinDLX圖標(biāo)啟動(dòng)WinDLX，將出現(xiàn)一圖1WinDLX為了初始化模擬器,點(diǎn)擊File菜單中的Resetall菜單彈出一個(gè)“ResetDLX”小和其他幾個(gè)控制模擬的參數(shù)。點(diǎn)擊Configuration/FloatingPointStages（點(diǎn)擊Configuration打開菜單，然后點(diǎn)擊FloatingPointStages菜單項(xiàng)），選擇如下標(biāo)準(zhǔn)配置：Addition1215Division1如果需要，可以通過點(diǎn)擊相應(yīng)區(qū)域來改變?cè)O(shè)置。然后，點(diǎn)擊OK返回主窗口點(diǎn)擊Configuration/MemorySize，可以設(shè)置模擬處理器的器大小。應(yīng)設(shè)置為0x8000，然后，點(diǎn)擊OK返回主窗口。在Configuration菜單中的其他三個(gè)配置也可以設(shè)置，它們是：Symbolicaddresses,AbsoluteCycleCount和EnableForwarding。點(diǎn)擊相應(yīng)菜單項(xiàng)后，在它裝載測試程序File/LoadCodeorData，窗口中會(huì)列出 中所有匯編程序。fact.s是計(jì)算一個(gè)整型值的階乘；input.s中包含一個(gè)子程序，它讀標(biāo)準(zhǔn)輸入（鍵盤）并將值存入DLX處理器的通用寄存器R1中。按如下步驟操作可將這個(gè)文件入主存。select按點(diǎn)擊select點(diǎn)擊load選擇文件的順序很關(guān)鍵，它決定了文件在器中出現(xiàn)的順序?？蛑袝?huì)顯示信息“File(s)loadedsuccessfully.ResetDLX?”，點(diǎn)擊“是（Y）”?！癈lockCycleDiagram”，“Statistics”和“Breakpoints”。點(diǎn)擊其中任何一個(gè)PipelineDLXPipelineDLX的五段流水線。盡可能地?cái)U(kuò)大此窗口，以便處于不同流水2圖2DLX此圖顯示DLXCode窗addijal雙擊圖標(biāo)，將看到代表addijal點(diǎn)擊主窗口中的Execution開始模擬。在出現(xiàn)的下拉式菜單中，點(diǎn)擊SingleCycle或按F7鍵。這時(shí)，窗口中帶有地址“$TEXT”的第一行變成黃色。按下F7鍵，模擬處于流水線的哪一段。如果Pipeline窗口已經(jīng)關(guān)閉，請(qǐng)雙擊相應(yīng)圖標(biāo)重新打開它。如ClockCycleDiagram使所有子窗口圖標(biāo)化，然后打開ClockCycleDiagram窗口。它顯示流水線的時(shí)空jal指令被譯碼后才知道，這時(shí)，下jal的分支地址命名為"InputUnsigned"。為找到此符號(hào)地址的實(shí)際值，點(diǎn)擊主窗口中的Memory和Symbols，出現(xiàn)的子窗口中顯示相應(yīng)的符號(hào)和對(duì)應(yīng)的實(shí)際值。在"Sort："L"代表局部符號(hào)。"input"中的"InputUnsigned"是一個(gè)全局符號(hào)，它的實(shí)際值為0x144，用作地址。點(diǎn)擊OK按紐關(guān)閉窗口。再一次點(diǎn)擊動(dòng)作。這個(gè)窗口"InformationaboutInformation窗口。觀察完后，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉窗口。雙擊第三行（movi2fp），會(huì)看到它只執(zhí)行了第一段（IF）Breakpoint當(dāng)通過CodeCode)，會(huì)看到接下來的幾指向Code窗口中包含命令trap0x5的0x 單擊命令行，然后點(diǎn)擊主窗口菜單Code，單擊SetBreakpoint(確令行仍被標(biāo)記！)，到流水線的哪一階段時(shí)，程序停止執(zhí)行。缺省為ID段。點(diǎn)擊OK關(guān)閉窗口。圖4SetBreakpoint窗在Code窗口中，trap0x5行上出現(xiàn)"BID"Reakpoints只要點(diǎn)擊Execution/Run或按F5，模擬就繼續(xù)運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)一個(gè)框提示"ID-Stage:reachedatBreakpoint#1"，按“確認(rèn)”按鈕關(guān)閉。點(diǎn)擊Clockcyclediagram窗口中的trap0x5行，將看到模擬正處于時(shí)鐘周期14。trap0x5行如下所示：（trap）IF"3stall(s)becauseofTrap-Pipeline-Clearing!"。(了按OK關(guān)閉窗口)。指令trap0x5已經(jīng)寫到屏幕上，可以通過點(diǎn)擊主窗口菜單條上的Execute/DisplayDLX-I/O來查看。Register為進(jìn)一步模擬，點(diǎn)擊Code窗口，用箭頭鍵或鼠標(biāo)向下滾動(dòng)到地址為0x 行（指令是lwr2,SaveR2(r0)），點(diǎn)擊此行，然后按Ins鍵，或點(diǎn)擊Code/SetBreakpoint/OK，在這一行上設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)。采用同樣的方法，在地址0x000001a4（指令jarr31）設(shè)置斷點(diǎn)?，F(xiàn)在按F5繼續(xù)運(yùn)行。這時(shí)，會(huì)彈出DLX-Standard-I/O窗口，在信息"Anintegervalue>1:"后鼠標(biāo)閃爍，鍵入20然后按Enter，模擬繼續(xù)運(yùn)行到斷點(diǎn)#2處。在Clockcyclediagram窗口中，在指令之間出現(xiàn)了紅和綠的箭頭。紅色箭頭表示需要Register圖標(biāo)。Register窗口會(huì)顯示各個(gè)寄存器中的內(nèi)容?？匆幌翿1到R5的值。按F5使F8鍵，在新出現(xiàn)的窗口中輸入17Enter鍵，模擬程序?qū)⒗^續(xù)運(yùn)行17期。向上滾動(dòng)Clockcyclediagram窗口，直到看到指令周期72到78。在EX段，兩個(gè)浮點(diǎn)操作（muandsubd）分別在不同的部件上運(yùn)行，它們都需要多個(gè)周期才能結(jié)束。因而在它們之后的下一條指令能取指，譯碼和執(zhí)行，然后暫停一個(gè)周期以允許subd完成MEM段。Statistics按F5使程序完成執(zhí)行，出現(xiàn)消息"Trap#0occurred"表明最后一條指令trap0已經(jīng)執(zhí)行，Trap指令中“0用來雙擊圖標(biāo)StatisticsStatistics窗Load/Store指令、浮點(diǎn)指令和traps。窗口中給出事件發(fā)生的次數(shù)和百分比，如RAWstalls：17(7.91%ofall看一下Statistics(21)(17AW,25Contrl,12Trp;54otl)Configuration中的EnableForwarding使定向無效（去掉小鉤），打開斷點(diǎn)Breakpoints圖標(biāo)并點(diǎn)擊Breakpoints菜單，刪除所有斷點(diǎn)，然后按F520EnterTapRA7336(236/215=DLXforwardedDLXnotforwarded快9.8%2SimpleScalarSimpleScalar是為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能及功耗分析、處理器微體系結(jié)構(gòu)建模、軟硬件協(xié)同驗(yàn)sim-outorder性能模擬器。SimpleScalarPISA,ARM,X86等指令集，可以運(yùn)行在大多數(shù)類UNIX平臺(tái)。sim-sim-sim-sim-sim-sim-sim-sim-SimpleScalar安目前SimpleScalar版本只能安裝運(yùn)行在大多UNIX平臺(tái)下邊的具體安裝過程以vmware（vmwareworkstation6）linuxSimpleScalar運(yùn)行環(huán)境。各安裝步驟涉及到的資源統(tǒng)一放置在：simplescalar實(shí)驗(yàn)所需資源下。在G盤 下建立simples ，將simplescalar實(shí)驗(yàn)所需資源/gaomxvm.rar解壓 注：如無G盤，可解壓在其它驅(qū)動(dòng)器中，并按（2）進(jìn)行；以下文檔均以G盤此 打開vmware工作站使用工具條中file/OpenG:\simples\gaomxvmRedHatLinux.vmx.圖2- vmware工作站中Linux虛擬機(jī) 嚴(yán)格按照上述各步驟，將虛擬機(jī)解壓 下首先選擇工作站工具條上VM菜單下的settings選項(xiàng)，如圖2-22-2設(shè)置共享選中后彈出一個(gè)名為“VirtualMachineSettings2-3options設(shè)置，選中該設(shè)置，將其設(shè)置為“Alwaysenable”。2-32-4gaomxsimplesHoldforderG:\simples2-5Next，選擇置，如圖2-7，選中該設(shè)置，將其設(shè)置為“Alwaysenable”。圖2-5設(shè)置具 2-62- 虛擬機(jī)沒有按照上述步驟解壓，沒 對(duì) ，具體步驟請(qǐng)參考vmware “在windows下與linux虛擬機(jī)進(jìn)行文件共享.txt”中介紹方法。gaomxvm虛擬機(jī)中啟動(dòng)選項(xiàng)，啟動(dòng)該虛擬機(jī)。此過程可能需要幾分鐘，請(qǐng)耐心等待。2-8是虛擬機(jī)啟動(dòng)后的界面。可以通過user：root，password:123456登錄該虛擬機(jī)。2-8虛擬機(jī)啟動(dòng)第六步：進(jìn)入SimpleScalar實(shí)驗(yàn)環(huán)境 ，這是一個(gè)SimpleScalar模擬器的總 在控制臺(tái)下root/simplescalar/ 下，通過命令：cd/mnt/hgfs看是否能進(jìn)入該 是否存在gaomxsimples共享 圖2-9測試共 CacheCacheCPU內(nèi)部，即使是于自己動(dòng)手進(jìn)行Cache性能分析，設(shè)計(jì)一系列有針對(duì)性的仿真實(shí)驗(yàn)是個(gè)很好的教學(xué)方法。SimpleScalarCachesim-cachesimcheetah，正是完成的系列仿真實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生更好的理解和掌握Cache技術(shù)。下面以基本配置情況下對(duì)Cache失效情況的統(tǒng)計(jì)分析為例，說明進(jìn)行Cache技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)中SimpleScalar的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)環(huán)境。SimpleScalar目前只能運(yùn)行于類UNIX平臺(tái)，為了設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境，我們使用了vmware（vmwareworkstation5）linuxSimpleScalar運(yùn)行環(huán)境。第二個(gè)步驟是選擇或編制測試程序。我們可以直接使用SimpleScalar上Benarks提供的一些經(jīng)過編譯的二進(jìn)制測試程序，也可以自己使用某種程序語言，例如C或匯編，編制一些器就可以直接使用了。第三個(gè)步驟就是使用sim-cache，并根據(jù)要求設(shè)置其運(yùn)行參數(shù)來模擬這個(gè)例子中使用的是用C編寫的打印“oWorldmynameisgaomx！”的測試程序。2-10sim-cache統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)例#include<stdio.h>{ oWorldmynameisgaomx!\n");return0;}在虛擬機(jī)控制臺(tái)環(huán)境下root下鍵入命令：cd/mnt/hgfs/gaomxsimples，進(jìn)入共享，查看剛剛保存的文件是否存在。如果存在，通過拷貝命令cpo.c/root/simplescalar/將其拷貝到/root/simplescalar/ 下。返回到/root/simplescalar/ 下，使用命令：./bin/sslittle-na-sstrix-gcco.c編譯該文件在/root/simplescalar/下生成a.out文件用o.c 第三步：使用sim-cache模擬該測試程序此時(shí)，在/root/simplescalar/下，通過命令：./simplesim-3.0/sim-cachea.out就可以對(duì)測試2-12是測試后生成的具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。因?yàn)闆]有設(shè)置任何參數(shù)，所以2-12模擬統(tǒng)計(jì)結(jié)果（只顯示了部分<<<<< - - - -默認(rèn)的是- L1用256*32/1024L2dtlb3驗(yàn)內(nèi)WinDLXSimpleScalar模擬器對(duì)流水線中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河肳inDLX運(yùn)行程序structure_d.s，通過模擬找出存在資源相關(guān)的指令對(duì)以及導(dǎo)致資源相百分比；論述資源相關(guān)對(duì)CPU性能的影響，討論解決