基于SimpleScalar的M—SIM2.0模拟器内核分析与应用

摘要：SimpleScalar工具集被广泛应用于处理器建模与仿真，M-SIM2.0对其最复杂的out-of-order模拟器加入同时多线程支持，并作出相应改进。该文详细分析了基于SimpleScalar的M-SIM2.0模拟器的数据结构、流水线和函数级算法。对该模拟器在同时多线程结构竞争研究中的应用，进行了介绍。

关键词：M-SIM2.0；同时多线程；SimpleScalar；处理器建模

中图分类号：TP337 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）01-0212-07

处理器设计是一项非常耗费资金和时间的复杂工程，特别是在集成度越来越高的今天，面对上亿规模的晶体管，那种设计硬件原型—实现—进行评估—改进—再实现的模式已不能满足科学实验与测试需要；另一方面，数学形式的性能模型在Cache、乱序执行等技术被广泛采用的情况下并不能精确地反映实际情况[1]。于是，处理器设计人员通过模拟器进行性能的预先评估和正确性验证，因此处理器体系结构模拟器对CPU设计非常重要。体系结构模拟器均采用软件模拟指令运行的工作方式，虽然其灵活性高，但是效率低。大型测试程序往往需要运行几十个小时甚至几天的时间。因此选择一款性能与开销相对合理的模拟器是非常重要的。该文首先介绍广泛使用的SimpleScalar模拟器工具集框架，然后详细分析了基于Simplescalalr，并支持同时多线程结构（Simultaneous multithreading， SMT）的M-SIM2.0模拟器的数据结构和函数级算法，通过实例对该模拟器的应用范围作了介绍。