基于gem5的CXL内存池系统设计与实现

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作者 孟凡丰 王子聪 +4 位作者 张金涛 王彦景 欧洋 吴利舟 肖侬 《计算机工程》 北大核心 2025年第3期180-188,共9页

大数据时代的各类数据中心应用程序对大规模数据的存储与计算需求越来越大,海量数据的访问开销成为限制应用程序性能的主要瓶颈,计算快速链路(CXL)互联协议的出现为这一问题提供了新的解决思路。提出一种基于CXL的内存池系统软硬件设计... 大数据时代的各类数据中心应用程序对大规模数据的存储与计算需求越来越大,海量数据的访问开销成为限制应用程序性能的主要瓶颈,计算快速链路(CXL)互联协议的出现为这一问题提供了新的解决思路。提出一种基于CXL的内存池系统软硬件设计。在硬件层面,基于CXL扩展内存协议,在系统结构模拟器gem5上构建CXL扩展内存设备。通过将设备内存暴露在中央处理器(CPU)地址空间内,使得CPU可以直接使用load/store指令访问设备内存。在操作系统层面,编写CXL设备的驱动程序,为管理和访问设备提供了完整的软件栈。通过在用户态使用memkind库整合主机与设备内存,从而向应用程序提供统一的内存视图。通过gem5的全系统模式搭建完整的CXL扩展内存池原型系统,对系统进行全面的性能评估。使用基准测试membench和STREAM对主机本地动态随机存取内存(DRAM)与主机管理设备内存(HDM)进行了延迟和带宽的对比分析,实验结果显示:HDM延迟约为DRAM的1.5倍,HDM的带宽约为DRAM的50%~63%。此外,在DRAM和HDM上运行了真实的键值存储引擎Viper,发现在DRAM容量受限的场景下,使用扩展的HDM有2~7倍的性能提升。 展开更多

关键词 gem5模拟器 LINUX驱动 快速计算链路 内存池 数据中心

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ISA真的重要么?——基于Gem5的仿真调查

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作者 李华 王永文 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第11期1945-1952,共8页

指令集体系结构(ISA)是芯片最底层、最核心的部分,已有的关于ISA对性能影响的研究工作通常基于物理硬件平台实现,但不同的硬件实现方案使得无法直接对比分析ISA对性能的影响。基于以上原因,使用Gem5模拟器,采用相同的硬件配置与相同版... 指令集体系结构(ISA)是芯片最底层、最核心的部分,已有的关于ISA对性能影响的研究工作通常基于物理硬件平台实现,但不同的硬件实现方案使得无法直接对比分析ISA对性能的影响。基于以上原因,使用Gem5模拟器,采用相同的硬件配置与相同版本的编译器,对ARM,RISC-V和x86这3种ISA进行了仿真对比。采用CoreMark,Dhrystone和Whetstone作为基准测试程序。同时,利用McPAT对功耗进行了评估。模拟结果表明,ARM ISA在性能和功耗方面优于RISC-V和x86 ISA,但ARM和RISC-V之间的差异非常细微,而ARM和x86之间的性能差距可能是由实验中使用相对较低的硬件配置引起的,并且可以通过更积极的硬件方法将差距缩小甚至逆转。研究表明,ISA并不能从根本上提高效率。 展开更多

关键词 指令集体系结构(ISA) gem5模拟器 McPAT模拟器 微架构 仿真

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基于Gem5+NVMain的混合存储体系结构模拟实验方法 被引量：2

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作者 张军 胡廷贤 +2 位作者 沈凡凡 谭海 何炎祥 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2021年第10期65-70,共6页

该文设计一种基于Gem5模拟器和NVMain模拟器的混合存储全系统构建模拟实验方法,以更好地对混合存储体系架构的性能优化进行研究分析。文章对混合存储体系框架进行分析,阐述Gem5模拟器和NVMain模拟器的特性及它们的源程序结构;介绍如何构... 该文设计一种基于Gem5模拟器和NVMain模拟器的混合存储全系统构建模拟实验方法,以更好地对混合存储体系架构的性能优化进行研究分析。文章对混合存储体系框架进行分析,阐述Gem5模拟器和NVMain模拟器的特性及它们的源程序结构;介绍如何构建Gem5全系统运行环境、基于NVMain模块配置混合存储组件,以及相应测试程序集的配置过程;对构建的配置了混合存储模块的全系统进行了模拟测试。实验结果表明,该文构建的混合存储系统实验方法有效可行。 展开更多

关键词 混合存储 模拟实验 gem5 NVMain

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基于Gem5模拟器的缓存存储体系实验方法 被引量：2

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作者 沈凡凡 徐超 +1 位作者 张军 何炎祥 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第1期75-77,82,共4页

设计了一种简单、高效的基于Gem5模拟器的缓存存储体系实验方法。分析了Gem5模拟器的源代码结构、函数调用序列以及缓存存储体系源码;设计了4种Gem5模拟器使用和缓存体系结构修改的实验方法,并对这些方法进行了分析;在此基础上,设计了基... 设计了一种简单、高效的基于Gem5模拟器的缓存存储体系实验方法。分析了Gem5模拟器的源代码结构、函数调用序列以及缓存存储体系源码;设计了4种Gem5模拟器使用和缓存体系结构修改的实验方法,并对这些方法进行了分析;在此基础上,设计了基于Gem5的性能评价实验。该实验能加深学生对缓存存储体系的理解,为计算机存储体系结构的理论和实验教学提供了新途径。 展开更多

关键词 模拟器 高速缓冲存储器 存储体系 实验方法 gem5

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一种DSP周期精度高效建模方法 被引量：1

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作者 李笑天 殷淑娟 何虎 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第1期121-124,共4页

为了便于数字信号处理器(DSP)的架构探索,提出了一种全新的基于Gem5模拟器Atomic模型,为顺序多发射、多级执行的DSP进行周期精度高效建模的通用方法。通过修改Atomic现有的三级流水线,添加一级新的流水线,达到了在Gem5中为DSP进行周期... 为了便于数字信号处理器(DSP)的架构探索,提出了一种全新的基于Gem5模拟器Atomic模型,为顺序多发射、多级执行的DSP进行周期精度高效建模的通用方法。通过修改Atomic现有的三级流水线,添加一级新的流水线,达到了在Gem5中为DSP进行周期精度仿真的目的;通过硬件表格类的设计,改变Gem5指令集与处理器的耦合,达到了在Gem5中为DSP进行快速高效建模的目的。运行基准测试程序Dhrystone2的结果表明,该建模方法得到的周期信息与RTL硬件代码的仿真结果相同。而对代码的统计表明,该建模方法能提高代码的复用率和可维护性,使建模能快速响应设计,缩短DSP设计迭代周期。 展开更多

关键词 gem5模拟器 周期精度 高效建模 架构探索 处理器建模

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SIMD非对齐访存结构设计与实现 被引量：3

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作者 余成龙 王永文 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1-4,共4页

单指令流多数据流(SIMD)是实现数据级并行的有效方法,但访问地址非对齐的数据严重影响程序的向量化,造成处理器性能下降。为降低非对齐访存延时,对高性能应用程序的访存结构进行建模,设计并实现SIMD分离缓冲行非对齐访存结构与双体cach... 单指令流多数据流(SIMD)是实现数据级并行的有效方法,但访问地址非对齐的数据严重影响程序的向量化,造成处理器性能下降。为降低非对齐访存延时,对高性能应用程序的访存结构进行建模,设计并实现SIMD分离缓冲行非对齐访存结构与双体cache非对齐访存结构。实验结果表明,在双体cache非对齐访存结构下,通过两数组相加与SIMD向量化实现的非对齐访存代码可达到对齐访存代码性能的99%,提高了SIMD向量化的访存效率。 展开更多

关键词 高性能计算 数据级并行 向量化 单指令流多数据流扩展 非对齐访存 gem5模拟器

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基于PDRAM混合内存架构的Linux内存管理算法 被引量：2

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作者 李功 陈岚 郝晓冉 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2014年第5期14-20,共7页

近些年来,相变存储器(PRAM)凭借其良好的特性极有可能替代动态存储器(DRAM),发展为下一代主流内存技术.由于PRAM在延时和寿命方面的性能退化,因而采用了位于Linux同一物理地址空间的一大块PRAM和一小块DRAM作为主内存.现有的Linux内核... 近些年来,相变存储器(PRAM)凭借其良好的特性极有可能替代动态存储器(DRAM),发展为下一代主流内存技术.由于PRAM在延时和寿命方面的性能退化,因而采用了位于Linux同一物理地址空间的一大块PRAM和一小块DRAM作为主内存.现有的Linux内核并不是针对混合内存架构而开发的,无法降低PDRAM的内存功耗,因而,采用了基于PDRAM混合内存架构的Linux内存管理算法,针对不同页帧进行管理,并根据虚拟地址空间页面的一般访问性质进行选择分配内存页帧,动态迁移内存页帧,将频繁读为主的数据存储在PRAM,频繁写为主的数据存储在DRAM,从而在只增加0.4%的内存延时情况下,降低50%左右的内存功耗,并且没有影响PRAM的寿命. 展开更多

关键词 相变存储器 混合内存 LINUX内核 内存管理 gem5模拟器

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HR-1 DSP软件模拟器设计 被引量：1

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作者 陈敏超 李笑天 +1 位作者 郭德源 何虎 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2012年第11期101-103,176,共4页

HR-1(华睿1号)是核高基重大专项中面向雷达应用的一款高性能DSP。为了方便HR-1的后续开发验证,需要一款相应的软件模拟器进行支持。在一款周期精度的模拟器——gem5的基础上,设计并实现了HR-1模拟器。实验结果表明该模拟器对HR-1的开发... HR-1(华睿1号)是核高基重大专项中面向雷达应用的一款高性能DSP。为了方便HR-1的后续开发验证,需要一款相应的软件模拟器进行支持。在一款周期精度的模拟器——gem5的基础上,设计并实现了HR-1模拟器。实验结果表明该模拟器对HR-1的开发验证具有指导意义。 展开更多

关键词 HR-1 DSP gem5 模拟器

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面向Superscalar与VLIW混合架构处理器的调试器设计 被引量：1

9

作者 杨群 李笑天 何虎 《计算机应用与软件》 CSCD 2015年第5期84-87,163,共5页

描述基于GDB的支持超标量(Superscalar)和超长指令字(VLIW)双模式混合架构的调试器设计。该调试器设计分为代理调试端和客户端两部分,代理调试端实现基于RSP协议的基本调试代理功能,客户端实现目标处理器的添加,调试器初始化,寄存器数... 描述基于GDB的支持超标量(Superscalar)和超长指令字(VLIW)双模式混合架构的调试器设计。该调试器设计分为代理调试端和客户端两部分,代理调试端实现基于RSP协议的基本调试代理功能,客户端实现目标处理器的添加,调试器初始化,寄存器数据、操作码等的处理。测试结果表明调试器实现了远程调试,查看、修改寄存器及内存值,添加、删除断点,反汇编,查看栈信息及单步等程序调试功能。 展开更多

关键词 GDB 超标量 超长指令字 gem5 混合架构 调试器

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基于多模拟器协同模拟的微处理器验证技术研究

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作者 宋慧静 赵天磊 +1 位作者 吴虎成 张民选 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2015年第9期2130-2134,共5页

提出并实现了一种基于Verilog模拟器与C模拟器协同模拟的微处理器验证平台Bug Finder.该平台通过System Verilog DPI(Direct Programming Interface)和操作系统共享内存机制,将待验证微处理器的RTL模型与GEM5模拟器相连,并自动比较每条... 提出并实现了一种基于Verilog模拟器与C模拟器协同模拟的微处理器验证平台Bug Finder.该平台通过System Verilog DPI(Direct Programming Interface)和操作系统共享内存机制,将待验证微处理器的RTL模型与GEM5模拟器相连,并自动比较每条指令的运行结果,可以发现深层次的设计错误并快速定位.在实际验证中的应用结果显示,Bug Finder平台可以快速定位到大量RTL设计和验证环境中的错误,有效缩短了处理器的验证周期. 展开更多

关键词 微处理器验证 gem5 SYSTEMVERILOG DPI 协同模拟 快速定位错误

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荧光假单胞菌天冬氨酸转氨酶的基因克隆及其在大肠杆菌中的表达 被引量：3

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作者 邵楠 王虹 李荣贵 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期88-92,共5页

采用克隆基因测序技术,从荧光假单胞菌GcM5-1A基因组文库中筛选到了天冬氨酸转氨酶的编码基因aspC。通过聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因,插入pET-15b构建重组表达质粒pET-15bAAT,转化E.coli BL21(DE3),IPTG诱导天冬氨酸转氨酶在大肠... 采用克隆基因测序技术,从荧光假单胞菌GcM5-1A基因组文库中筛选到了天冬氨酸转氨酶的编码基因aspC。通过聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因,插入pET-15b构建重组表达质粒pET-15bAAT,转化E.coli BL21(DE3),IPTG诱导天冬氨酸转氨酶在大肠杆菌中高效表达,利用亲和层析法初步分离纯化了重组蛋白。生物活性分析表明,纯化的重组天门冬氨酸转氨酶具有氨基转移活性。 展开更多

关键词 荧光假单胞菌GcM5-1A 天冬氨酸转氨酶 基因克隆 表达 纯化

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一种联合化疗方案治疗晚期胰腺癌临床观察 被引量：1

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作者 杨清秀 金丽 《中国农村卫生事业管理》 2011年第4期437-437,共1页

目的:观察联合应用吉西他滨(Gem)+亚叶酸钙(cf)+5-氟尿嘧啶(5-FU)治疗晚期胰腺癌疗效。方法:收集2003年1月-2008年1月的30例晚期胰腺癌住院患者相关资料,对其应用Gem+Cf+5Fu联合化疗结果进行回顾性分析。结果:近期疗效:有效率13.3%,中位... 目的:观察联合应用吉西他滨(Gem)+亚叶酸钙(cf)+5-氟尿嘧啶(5-FU)治疗晚期胰腺癌疗效。方法:收集2003年1月-2008年1月的30例晚期胰腺癌住院患者相关资料,对其应用Gem+Cf+5Fu联合化疗结果进行回顾性分析。结果:近期疗效:有效率13.3%,中位TTP为2.8个月,中位生存时间MSF为8.0个月,4例生存1年以上。临床获益率:73.3%。毒副反应:主要为消化道反应和骨髓抑制。结论:联合化疗优于单药治疗。 展开更多

关键词 胰腺癌 Gem+CF+5-Fu 联合化疗

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