Fast Simulation of Computer Architectures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Conte, Thomas M.; Conte, Thomas M.; Gimarc, Charles E.

出品人:

页数:253

译者:

出版时间:1995-06-30

价格:USD 199.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780792395935

丛书系列:

图书标签:

计算机科学
计算机体系结构
模拟器
性能评估
仿真技术
快速仿真
计算机设计
硬件验证
系统建模
性能分析
仿真优化

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到小美书屋

book.quotespace.org

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

Chapters in Fast Simulation of Computer Architectures cover topics such as how to collect traces, emulate instruction sets, simulate microprocessors using execution-driven techniques, evaluate memory hierarchies, apply statistical sampling to simulation, and how to augment simulation with performance bound models. The chapters have been written by many of the leading researchers in the area, in a collaboration that ensures that the material is both coherent and cohesive. Audience: Of tremendous interest to practising computer architect designers seeking timely solutions to tough evaluation problems, and to advanced upper division undergraduate and graduate students of the field. Useful study aids are provided by the problems at the end of Chapters 2 through 8.

《高速计算机体系结构仿真技术：理论、方法与实践》图书简介本书深入探讨了计算机体系结构仿真领域的前沿技术与核心挑战，聚焦于开发高效、精确且易于部署的仿真平台，以应对现代处理器设计日益增长的复杂性和性能需求。本书全面覆盖了从底层硬件建模到高级软件框架构建的全栈知识体系，旨在为系统架构师、编译器设计者以及高性能计算研究人员提供一套系统化、可操作的工具集与方法论。第一部分：现代计算机体系结构的挑战与仿真基础本部分首先剖析了当前微处理器设计面临的关键瓶颈，包括指令集架构（ISA）的复杂性、多核并行性带来的同步开销、内存层次结构的深层优化需求以及异构计算单元（如GPU、TPU）的集成挑战。传统仿真方法在处理这些新特性时，其性能瓶颈日益凸显，无法满足快速迭代的硬件验证需求。接着，本书详细阐述了计算机体系结构仿真的基本分类与原理。我们对全系统仿真（System-Level Simulation）、功能级仿真（Functional Simulation）和周期精确仿真（Cycle-Accurate Simulation）进行了深入的对比分析，明确了它们在设计流程中的适用场景和精度-速度权衡。特别地，本书强调了事件驱动（Event-Driven）与时间步进（Time-Stepped）仿真模型的数学基础及其在不同抽象层次上的应用。第二部分：高性能仿真的核心技术：加速与抽象现代设计流程要求仿真速度必须能够显著快于实际硬件运行速度（Speedup Factor），以支持数百万次的参数扫描和设计空间探索。本书将重点介绍实现这一目标所依赖的关键技术： 2.1 稀疏事件管理与事件调度优化：详细讲解了如何设计高效的事件队列（Event Queue）数据结构，减少事件冲突与上下文切换开销。探讨了基于事件依赖图的预测性调度算法，确保仿真时钟的推进尽可能减少无效等待。 2.2 层次化抽象与增量式更新：介绍了如何构建多层次的仿真模型，将高保真度的详细模型与低保真度的快速模型相结合。重点阐述了“快照与回滚”（Checkpointing and Rollback）机制在长时间运行仿真中的效率提升，以及如何利用硬件描述语言（HDL）的抽象特性（如Verilog/VHDL的结构化描述）来指导仿真模型的状态管理。 2.3 内存系统的高速建模：内存访问是现代处理器性能的决定性因素。本书提供了对高性能缓存（Cache）和主存（DRAM）模型的详细构建指南。我们讨论了延迟近似模型（Latency Approximation Models）与基于跟踪的内存访问预测技术，它们能够在不牺牲关键的内存墙模拟精度的前提下，将内存子系统的仿真速度提高数个数量级。第三部分：指令集架构（ISA）层面的高效模拟指令集模拟器（ISA Simulator）是体系结构仿真的基石。本书专注于超越传统的逐条指令解释执行（Interpretation）模式，转向更高效率的模拟技术。 3.1 动态二进制翻译（Dynamic Binary Translation, DBT）：深入剖析了DBT的工作原理，包括代码块的识别、翻译、缓存（Translation Lookaside Buffer, TLB）的管理以及“热点”代码块的重新编译优化。详细比较了基于即时编译（JIT）的DBT与基于预编译的稀疏翻译技术。 3.2 稀疏模拟与硬件支持：探讨了如何利用现代CPU的向量指令集（如SSE/AVX）来加速串行代码块的模拟。介绍了一种“事件驱动型”的ISA模拟器设计，它仅在需要进行复杂状态更新（如分支预测错误、内存访问冲突）时才介入，其余时间依赖于高速的指令路径执行。 3.3 内存地址转换与TLB的精确建模：详细阐述了虚拟地址到物理地址转换（VATOP）过程的仿真，包括页表遍历的开销估算和TLB的替换策略模拟，这些是模拟操作系统行为和内存保护的关键。第四部分：并行与异构系统仿真随着芯片向多核和众核方向发展，仿真必须能够准确地捕捉并模拟处理器间复杂的交互、同步机制以及数据依赖性。 4.1 多核并发与同步模拟：详细分析了同步原语（如互斥锁、屏障）在仿真环境中的正确建模，避免产生虚假的竞态条件（Race Condition）。重点介绍基于消息传递（Message Passing）和共享内存模型（Shared Memory Model）的仿真框架，及其在NUMA（Non-Uniform Memory Access）架构下的性能考量。 4.2 内存一致性模型的实现：讨论了实现强一致性（Sequential Consistency）到弱一致性（Weak Consistency）模型所需的仿真开销。本书提供了基于缓存一致性协议（如MESI、MOESI）的快速状态机实现方法，用以模拟处理器间的缓存行交互。 4.3 异构计算单元（GPU/Accelerator）的集成：阐述了如何将高速的CPU仿真核心与相对低速但高并行的加速器模型（如SIMT/SIMD单元）有效地耦合。我们提出了基于时间片划分的异构调度模型，确保了系统级时间线的准确性，即便加速器内部的细节被高度抽象。第五部分：验证、调试与软件工具链高效的仿真平台必须配备强大的验证和调试能力。 5.1 仿真结果的验证与准确性度量：介绍了如何使用黄金参考模型（Golden Reference Models）进行仿真结果的比对。重点探讨了误差分析技术，区分由于模型抽象带来的“可接受误差”与由于实现错误导致的“系统性误差”。 5.2 调试与可观测性：讲解了如何将硬件调试特性（如断点、观察点）映射到仿真环境中。探讨了先进的追踪（Tracing）技术，如指令流追踪与事件流追踪，这些对于诊断复杂并行程序中的死锁和性能瓶颈至关重要。 5.3 仿真框架的互操作性与可扩展性：讨论了如何设计开放式的仿真接口（如通过标准化的数据交换格式），以方便地集成第三方工具，例如性能分析器（Profiler）和编译器优化工具。本书也涵盖了如何利用现代并行计算技术（如MPI、OpenMP）来分布式地加速单次仿真运行。本书的编写风格严谨，数学推导详尽，代码示例清晰，力求在理论深度与工程实践之间建立坚实的桥梁，为推动下一代计算机体系结构设计与验证提供坚实的技术支撑。