面向?qū)ΨQ體系結(jié)構(gòu)的FPGA仿真模型研究
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2 仿真系統(tǒng)執(zhí)行模式
2．1 多核／眾核體系結(jié)構(gòu)仿真系統(tǒng)執(zhí)行模式
對稱多核處理器中處理單元之間的耦合度不同，使得對應的仿真系統(tǒng)的執(zhí)行模式也不一樣。多核／眾核體系結(jié)構(gòu)通常采用粗粒度耦合執(zhí)行的方式。如圖2(a)所示．多個處理單元之間相互比較獨立，其同步和通信通常處于任務級，即多個處理單元間的通信和同步的次數(shù)遠小于它們執(zhí)行的指令數(shù)。圖中PUi和PUj之間有一次通信，PUi、PUj和PUk之間有一次同步。對應的仿真系統(tǒng)的執(zhí)行模式如圖2(b)所示，VAU先對PUi進行仿真，執(zhí)行到與通信點時，將PUi的執(zhí)行信息導入BS，然后VAU對PUi進行仿真，執(zhí)行到與通信點時，將PUj的執(zhí)行信息導入BS，將PUi的執(zhí)行信息由BS導入VMU，對PUi的后續(xù)行為進行仿真，以此類推，如圖2所示，箭頭每穿過中線一次，表示計算頁切換一次仿真對象，指向下的箭頭表示VMU的信息導入BS，指向上的箭頭表示BS中的信息導出至VMU。為了減少現(xiàn)場切換的次數(shù)，對兩個PU通信時的執(zhí)行過程進行優(yōu)化，如圖2(c)所示，VAU仿真PUi執(zhí)行至通信點時，切換至PUj進行仿真，只有在PUj遇到其他同步或通信時，才進行現(xiàn)場切換，否則VAU一直對PUj進行仿真，直至PUj執(zhí)行結(jié)束。PUj執(zhí)行到與通信點時，PUj將通信數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)絡緩沖，并寫入PUi對應的存儲空間，如圖2(c)中虛線所示。本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/191432.htm
2．2 SIMD體系結(jié)構(gòu)仿真系統(tǒng)執(zhí)行模式
SIMD體系結(jié)構(gòu)的處理單元之間是緊密耦合的，所有處理單元的執(zhí)行過程都是嚴格同步的，即同一時鐘周期內(nèi)每個處理單元都對不同的數(shù)據(jù)進行完全同樣的操作，如圖3(a)所示。
在SIMD體系結(jié)構(gòu)仿真系統(tǒng)中，必須在邏輯上保持這種完全同步的執(zhí)行模式。本文采用的方式是，一條指令流出之后，讓它在指令流水線中保持n個時鐘周期(可以在連續(xù)的n個時鐘內(nèi)都發(fā)射同一條指令)，VAU在這n個周期內(nèi)分別對各處理單元對應的數(shù)據(jù)進行處理。若將n個時鐘周期看作系統(tǒng)的工作周期，則n個數(shù)據(jù)是在同一工作周期內(nèi)被處理，如圖3(b)所示。這樣則在邏輯上保持SIMD的執(zhí)行模式。
3 仿真系統(tǒng)評估
本文的目標系統(tǒng)如圖4(a)所示。它由多個計算節(jié)點以Torus片上網(wǎng)絡連接構(gòu)成，其計算節(jié)點數(shù)目可以根據(jù)應用需求進行擴展。對應的仿真系統(tǒng)如圖4(b)所示。在仿真系統(tǒng)中，采用一個虛擬計算節(jié)點(VAU)代替目標系統(tǒng)中的p個計算節(jié)點，圖4(b)以p=4為例，展示了仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。目標系統(tǒng)中p個計算節(jié)點的計算操作都由VAU以圖2的工作模式完成。VAU中包含一個現(xiàn)場保存存儲器(context backup)，用于保存目標系統(tǒng)中p個計算節(jié)點的中間結(jié)果。contextbackup的容量為每個計算節(jié)點中本地存儲器容量的p倍，這樣，context backup就有足夠的能力存儲p個計算節(jié)點的中間結(jié)果，從而減少與外部存儲器的數(shù)據(jù)交換，減少VAU的停頓時間。
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