Modelado de una arquitectura de monitorización de prestaciones para el simulador gem5

Abstract

[ES] La simulación de procesadores se ha convertido en una herramienta esencial en la ingeniería de computadores. Ofrece una solución ágil y económica a la hora de analizar de forma precisa y eficiente propuestas estructurales y arquitectónicas de las CPUs, siendo la principal alternativa frente a la tradicional metodología de desarrollar y construir costosos prototipos por cada solución propuesta. Una de sus principales ventajas es la capacidad de análisis intensivo del rendimiento del procesador, otorgando un gran conocimiento sobre las etapas de ejecución, el estado de la máquina y su desempeño, permitiendo analizar así, condiciones extremas de funcionamiento y situaciones difícilmente emulables en un entorno físico de laboratorio. En el presente trabajo se realiza la implementación de una unidad de monitorización de prestaciones para el simulador de código abierto Gem5. La unidad se prueba de forma intensiva mediante la ejecución de benchmarks SPEC. Se implementa también la capacidad de monitorizar aplicaciones ejecutándose en Simultaneous Multi Threading, luego se valida esta implementación mediante la ejecución simultanea de benchmarks SPEC de parejas cuidadosamente seleccionadas para posteriormente realizar un análisis Top-Down.

[EN] Simulation has become an essential tool in computer engineering. It offers an agile and cost-effective solution to accurately and efficiently analyse structural and architectural proposals for CPUs, being the main alternative to the traditional methodology of developing and building costly prototypes for each proposed solution. One of its main advantages is the capacity for intensive analysis of processor performance, providing a great deal of knowledge about the stages of execution, the state of the machine and its performance, thus making it possible to analyse extreme operating conditions and situations that are difficult to emulate in a physical laboratory environment. This paper implements a performance monitoring unit for the Gem5 open source simulator. The unit is intensively tested by means of the execution of SPEC BENCHMARKS. The ability to monitor applications running in Simultaneous Multi Threading is also implemented, then this implementation is validated by running simultaneous SPEC BENCHMARKS of carefully selected pairs, after, a Top-Down analysis is done.

[CA] La simulació de processadors s’ha convertit en una ferramenta essencial en l’enginyeria de computadors. Oferix una solució àgil i econòmica a l’hora d’analitzar de manera precisa i eficient propostes estructurals i arquitectòniques de les CPUs, sent la principal alternativa enfront de la tradicional metodologia de desenvolupar i construir costosos prototips per cada solució proposada. Un dels seus principals avantatges és la capacitat d’anàlisi intensiva del rendiment del processador, ja que proporciona un gran detall i coneixement sobre les etapes d’execució, l’estat de la màquina i el seu acompliment, permetent analitzar així, condicions extremes de funcionament i situacions dificilment emulables en un entorn físic de laboratori. En el present treball es realitza la implementació d’una unitat de monitoratge de prestacions per al simulador de codi obert Gem5. La unitat es prova de manera intensiva mitjançant l’execució de benchmarks. S’implementa també la capacitat de monitorar aplicacions executant-se en Simultaneous Multi Threading, després es valida esta implementació mitjançant l’execució simultania de benchmarks SPEC de parelles acuradament seleccionades per a després, realitzar un anàlisi Top-Down.