CMT模拟器的设计与实现(精)
cmt2110单片机例程
cmt2110单片机例程
CMT2110 并不是一个我熟悉的单片机型号,可能是因为它是一个特定厂商或特定应用中使用的型号,或者可能是一个不太常见的型号。因此,我无法直接为你提供一个关于CMT2110 单片机的例程。
然而,如果你有一个单片机编程的基础,并且想为CMT2110 编写例程,你可以遵循以下的一般步骤:
了解硬件规格和特性:首先,你需要获取CMT2110 的硬件规格和特性,这通常可以在单片机的数据手册或参考手册中找到。了解单片机的I/O端口、时钟频率、内存大小、支持的指令集等。
安装开发环境:根据你的单片机的编程语言和开发工具链,你需要安装一个合适的开发环境。这可能包括编译器、调试器、模拟器等。
编写代码:使用你选择的编程语言(如C、C++或汇编语言)编写代码。你需要初始化单片机的各个部分,设置I/O端口,实现所需的功能等。
编译和链接:使用你的开发环境中的编译器和链接器,将你的代码编译和链接成一个可执行文件。
下载和调试:使用适当的工具将可执行文件下载到你的单片机上,并进行调试。你
可能需要使用调试器来查看单片机的状态,检查代码的执行情况,解决错误等。
C++编写的ATM自动取款机模拟程序分析
C++编写的ATM自动取款机模拟程序分析
第一篇:C++编写的ATM自动取款机模拟程序分析
// ************************************ // * * // * function.h * // * * // ************************************ #include
class consumer;class ATM // ATM取款机{ public: ATM(consumer& cn):cnsm(cn){ } void welcome();// 登陆界面bool check_passwd(char n[],char pwd[]);// 核对密码
void change_passwd();// 修改密码 void fetchmoney();// 取款void information();// 查询信息 void exitATM();// 退出系统
void functionshow();// 功能界面 void lock();// 锁机 private: int times;// 记录密码输入次数consumer& cnsm;};class consumer // 用户 { public: friend class ATM;consumer(char Name[],char Num[], float Money,char Password[]);protected: char* get_name();// 取得姓名 char* get_num();// 取得卡号 char* get_passwd();// 取得密码float get_money();// 取得余额
cmt技术方案
cmt技术方案
CMT技术方案是一种先进的焊接技术方案,它采用典型的直流脉冲焊接波形,具有低热输入、高能量利用率、低飞溅、高焊后工件表面质量、低金属损失等特点。CMT技术方案的工作原理是通过精确控制焊接热输入和焊接
速度,实现对焊接过程的高效控制,同时采用先进的焊接工艺和材料,提高焊接质量和可靠性。
CMT技术方案的应用范围非常广泛,适用于各种金属材料的焊接,如不锈钢、碳钢、铝合金等。在汽车制造业中,CMT技术方案被广泛应用于汽车
零部件的焊接,如车门、车架、发动机等部件的焊接。此外,CMT技术方
案还可应用于建筑、电力、航空航天、船舶等行业的焊接领域。
CMT技术方案的优势在于其高效、高质量的焊接效果,能够大大提高生产
效率和产品质量。同时,CMT技术方案还具有低烟尘、低有害气体排放等
特点,有利于环境保护和职业健康。此外,CMT技术方案的适用范围广,
可以根据不同的材料和工艺要求进行定制化解决方案,满足不同领域的需求。
总之,CMT技术方案是一种高效、高质量、环保的焊接技术方案,具有广
泛的应用前景和市场需求。通过不断的技术创新和应用拓展,CMT技术方
案将会在更多的领域得到应用和推广。
COMET虚拟机的设计与实现
COMET虚拟机的设计与实现
摘要ET虚拟机是一种为了教学目的而定义的虚拟机,其结构虽然简单,但功能完备,可作为一种教学辅助工具,帮助大学本科学习计算机课程的学生更好地理解现在
计算机的结构和工作原理。作者基于原有ET虚拟机定义,改进并实现了一个功能相对完备的虚拟机。ET虚拟机的开发主要突出两个原那么:简单性和可移植性。本文将对ET虚拟机的开发细节做一个完整的描述。
关键词ET虚拟机;设计;实现
虚拟机就是一台假想的机器。一台虚拟机与一台真实存在的计算机不同之处在于
前者只是一个技术标准。虚拟机技术从很早就开始研究,并且在软件技术中广为应用。目前,高度可移植的JAVA编程语言采用的就是虚拟机技术。虚拟机不仅有广泛的商业应用价值,同时也可作为一种很好的教学辅助工具。通过虚拟机,学生可以很好地学
习理解计算机的结构和工作原理。因此,设计并实现一个简单的虚拟机有很好的教学
意义[4,5]。
ET虚拟机开始只是作为ASL汇编语言的运行平台而设计,并由中国计算机软件专
业技术资格和水平考试大纲中给出的ASL汇编语言文本定义〔下文将简称为文本〕。
作者在文本的根底上,对ET虚拟机的功能进行了一定的改进和扩充,并实现了一个功能完善的虚拟机实例[1]。
2.1逻辑结构
图1ET虚拟机结构
ET虚拟机是一台基于存放器模型结构的计算机。ET虚拟机系统主要包括三个局部:中央处理器〔PU〕、存储器和出入输出设备。ET计算机的逻辑结构如图1所示。
PU是由存放器、算术逻辑部件和控制逻辑组成。存放器在程序运行时存储计算过
程的各种信息;算术逻辑部件的功能是进行所有的算术和逻辑运算。由于ET计算机是虚拟的计算机,因此,它的控制逻辑对于我们是透明的[1,4,5]。
指令级模拟器设计
指令级模拟器设计
1题目要求
请你编写一个简单的32位处理器的指令级模拟器,模拟一个CPU的主要功能,满足如下要求:
1. 清晰模拟CPU的工作行为(包括取指、译码、读操作数、执行、写回五步);
2. 模拟CPU内部基本部件(程序计数器、地址寄存器、状态寄存器、寄存器堆、运算器、控制器)的工作行为;
3. 模拟CPU外围模块(指令存储器、数据存储器)的工作行为;
4. 支持如下十七种UniCore32指令,指令编码见UniCore32指令手册:
表 1运算类指令
表 2访存类指令
表 3比较和跳转类指令
表 4条件码各位说明
2扩展要求:
1. 将模拟器结构化,对CPU的5个基本步骤进行编排,实现流水化的CPU,解决流水线的数据相关和控制相关问题,需要提供CPI证明流水线结构的优越性;
2. 支持更完整的UniCore32指令集(具体指令见UniCore32指令手册),能够运行完整的小型程序,如冒泡排序;
某通信中央控制器仿真检测平台的设计与实现
某通信中央控制器仿真检测平台的设计与实现
I. 引言
A. 研究背景和意义
B. 国内外研究现状和发展趋势
C. 本文的研究内容和贡献
II. 平台设计
A. 硬件架构设计
1. 中央处理器选择和配置
2. 外设设备选型和接口设计
B. 软件设计
1. 操作系统选择和配置
2. 编程语言选择和工具使用
3. 系统架构设计
III. 平台实现
A. 硬件搭建
1. 各部件的连接和组装
2. 硬件调试和测试
B. 软件开发
1. 进行高效的编程
2. 实现系统的各个模块和功能
3. 调试和测试
IV. 实验结果与分析
A. 平台功能测试
1. 运行基本指令的测试
2. 建立通信连接的测试
B. 实验结果分析
1. 显示性能测试结果
2. 分析平台的优缺点
C. 结论
V. 总结
A. 成果总结
B. 存在问题及未来展望
C. 研究其它方向的建议第一章节:引言
A. 研究背景和意义
通信设备是现代社会通信发展的必不可少的组成部分。在网络快速发展的今天,通信设备迅速升级,数量不断增加,各种新型设备层出不穷。通信控制器作为通信设备的核心部件,其稳定性和可靠性对通信设备的正常运行至关重要。但是在设备生产和使用过程中,通信控制器可能会出现各种故障,比如软件故障和硬件故障等,这些故障可能会造成严重的后果。因此,对通信控制器进行仿真检测是非常必要的。
B. 国内外研究现状和发展趋势
通信控制器的仿真检测在国外研究已经非常成熟,比如IBM 公司针对本地区域网的仿真测试平台,能够检测并定位网络节点的故障。宋伟等人研究了一个基于综合测试的高级通信控制器仿真测试平台。国内在通信控制器仿真领域的研究的开展较
基于C ++的TMS320C3x模拟器设计及实现
基于C ++的TMS320C3x模拟器设计及实现
谢久华;常云海;李华;郑明
【期刊名称】《计算机与现代化》
【年(卷),期】2006(000)012
【摘要】简要介绍了一种用于多种CPU开发的软件仿真平台的设计思想,重点实现了该平台下TI-TMS320C3x系列DSP的模拟器软件.使用面向对象和模块化的设计策略并将模拟器软件封装成动态链接库,使用仿真平台统一的用户接口,实现对所模拟器件的软件仿真.
【总页数】4页(P135-137,140)
【作者】谢久华;常云海;李华;郑明
【作者单位】北京航空航天大学理学院,北京,100083;北京航空航天大学理学院,北京,100083;北京航空航天大学理学院,北京,100083;北京航空航天大学理学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TP319
【相关文献】
1.基于思科模拟器三层交换机实现VLAN间路由实验的设计与实现 [J], 刘燕
2.基于VTEST的TMS320C3x指令集模拟器设计 [J], 郭向英;盛庄;张西超
3.基于D/A转换技术的发动机温度模拟器设计与实现 [J], 张应猛
4.基于Cisco模拟器交换机综合实训的设计与实现 [J], 杨明;杨夏柏
5.基于任职教育的模拟器维护与管理短训班教学设计实现 [J], 周秀芝;孙忠云;付战平
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模拟器指令集扩展的设计与实现
o o e e g n rl u t i td Mo e v r te o l a e b e x a se p a e r s ac r ge s s T e p p r r p s s ag n r h — c d sa e e al q i l e . ro e ,h y c ud h v e n e h u td u st e e r h p o r s e . h a e o o e e e i s n r y e mi h p c u ao s u t n s te tn in s h me B x a d n e i s cin s e a d lr ey i c e s g t e n mb ro e e v d o c d s i ef ciey l tri t ci e x e so c e . y e p n i g t n t t i n a g l n r a i h u e fr s r e p o e ,t f t l n r o h u r o z n e v a od h mi t n i d ig n w i sr ci n . n a d t n t i p p r lo d mo sr tst e i lme tt n p o e sb s d o h r s n o — v ist e l t i n a d n e n t t s I d i o ,h s a e s e n t e h i ao u o i a a mpe na i rc s a e n t e p e e t p o p
某大型训练模拟器的设计与实现
某型设备 由于价格 昂贵 , 院校未配 备专用 的检 测设备 ,
长期以来 , 无法满足教学 中实作训练 的需 要 ; 另外 , 即便装 备
方法 。
系 统 教 控 台 软 件
系蓑 检 菱 囊理 控
操 作 信
息
的 显
示
设
备
模
拟
_ - ●- — - —- _ - -● - - - - _ _ - _
以 太 网
● _ _ - __ __ _ _ __ ● - -_
器
设 备 模 拟 器 软 件
裸 练 台软件
操 线 段 号 场 数 练 导 检 模 传 据
头 信
厶 坝 拟 厶 0 感 通
示 波 器 拟 率 计 相 位 微 伏 计
差 测 量 仪
模 1 台 器 器 讯 口 模 5 / 块 块 模 模 模 控 块 块 块 制
图 2 某设 备 训 练模 拟 器 硬 件 组 成 框 图
3 硬 件 设 计 方 案
系统采用全模拟方案实现系统的主要功 能 , 模拟设 备外
壳采用 1 1 物仿 真 , :实 结构 、 主要 功能、 作方式 、 操 显示 面板
现代数字通信 论文 CMT性能仿真
现代数字通信实验报告
CMT性能仿真
摘要:本文主要介绍了一种多载波无线通信中的调制方式CMT,CMT基于余弦调制滤波器组CMFB。在CMT中,子载波采用脉冲振幅调制(PAM)。文中首先会介绍CMT的原理、系统结构以及滤波器设计方法,然后列出CMT在不同类型信道下的传输性能仿真,最后与其他多载波调制方法进行了比较并给出结果。
关键字:CMFB CMT PAM 多载波调制
一、引言
近年来,多速率滤波器组技术在语音编码、图像变换通信信号处理、雷达等方面得到了广泛应用。余弦调制滤波器组(CMFB)是一种特殊的多速率滤波器组。基于CMFB的多载波调制相对于传统的多载波调制来说,是一种频谱利用率更高,抗干扰(尤其是窄带干扰)性能更强的调制方法。滤波器组多载波(CMFB)比OFDM 有更多的优点。CMFB具有盲检测能力,且与基于OFDM系统相比,CMFB具有以下的特点:
➢设计过程简单,只需优化设计原型低通滤波器;
➢分析器和综合器等长,系数都是实数,且子带信号都是实信号;
➢在实现余弦调制滤波器组时,与DFT(离散傅立叶变换)滤波器组类似,可以利用DCT(离散余弦)变换来实现;
➢缺点是原型低通滤波器具有线性相位,但分析滤波器和综合滤波器不具有线性相位。
二、CMT系统原理及设计
2.1 系统结构及原理
基于CMT制解调系统的原理框架如下图1所示:
图1基于CMT 制解调系统的原理框架图
基于CMT 调制解调系统的原理是,输入数据流首先经过一个串/并转换器和PAM 编码器,然后通过CMT 调制器,调制后的输出信号进入信道,此信道可以是AWGN 信道、带限信道以及瑞利衰落信道,在接收端调制信号通过CMT 解调器,解调后的信号再通过抽样判决和并/串转换,恢复原始信号码流。
大型模拟器的系统设计与实现
大型模拟器的系统设计与实现
一、引言
在现代科技的发展中,模拟器已经成为了模拟真实系统的重要工具。随着计算机技术的不断进步,大型模拟器系统的需求越来越高,使得人们对于大型模拟器系统的研究、设计与实现也愈加趋于成熟。本文旨在探讨大型模拟器的系统设计与实现。
二、系统设计
大型模拟器系统是由多个子系统构成的复杂系统,所以其设计需要经过仔细的规划和分析。接下来将从以下三个方面探讨大型模拟器系统的设计。
2.1 系统结构设计
系统结构设计是大型模拟器系统设计中非常重要的一个环节。它需要考虑系统的目标、需求和架构等方面,以此为依据来设计系统的整体结构。
大型模拟器系统的结构可以采用多种方式,但其核心仍然是由模拟引擎和系统主控制器组成。模拟引擎是模拟器中最关键的部分,它负责实现模拟系统的功能。系统主控制器是整个系统的心脏,负责控制和协调各个子系统之间的通信和数据传输。
2.2 功能模块设计
大型模拟器系统的设计中,需要明确各个功能模块的功能,并在设计过程中进行精细化的拆分和重构。这样可以提高系统的可扩展性和可维护性。
在大型模拟器系统中,常见的功能模块包括文件管理、数据管理、图像显示、用户交互等。此外,还需要考虑模拟器的数据存储和数据处理流程。
2.3 数据流设计
在大型模拟器系统设计中,需要考虑数据的流动,确定数据格式和传输方式,以确保不同子系统之间能够正确地传递和处理数据。
数据流设计的重点是考虑数据的异构性和数据的同时性。这需要大量的工作来确保数据有效性和数据准确性。
三、系统实现
系统实现是大型模拟器系统设计的一个重要环节。为了保证系统的性能和可扩展性,需要掌握以下几个方面。
基于MIPS处理器的模拟器设计与实现
基于MIPS处理器的模拟器设计与实现
基于MIPS处理器的模拟器设计与实现
摘要:本文以基于MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipelined Stages)处理器的模拟器设计与实现为主题,以深入探讨MIPS指令集架构及其在模拟器设计中的
应用。首先,简要介绍了MIPS处理器的背景和特点,接着阐
述了模拟器设计的重要性,并进一步介绍了在设计模拟器过程中需要考虑的关键因素。随后,详细分析了模拟器的整体架构,并讨论了关键模块的设计思路和实现方法。最后,通过一些实际的案例,验证了该模拟器在模拟MIPS处理器功能方面的有
效性。
关键词:MIPS,模拟器,指令集架构,模拟器设计,模拟器实现
引言
MIPS处理器是一种经典的RISC(Reduced Instruction Set Computing)架构,具有精简的指令集和高效的性能。在
计算机体系结构领域,MIPS处理器一直以来都是广受研究和
应用的对象。设计一个基于MIPS处理器的模拟器,可以帮助
我们更好地理解MIPS指令集架构,并可以在软件层面进行针
对MIPS处理器的性能优化。
模拟器设计的重要性
在硬件设计阶段,通过仿真器可以对设计进行验证和调试。仿真器模拟了硬件实现,以软件的方式运行,并提供了调试工具,便于开发者进行错误检查和修复。模拟器可以大大提高开发效率,并减少开发成本。
模拟器不仅可以用于硬件设计的验证,还可以用于软件开
发和测试。通过模拟器可以在较低成本的条件下验证软件的正确性和性能。在软件开发过程中,可以通过模拟器进行快速的迭代和调试,提高开发效率。
浅谈模拟器的实现方法
维普资讯 http://www.cqvip.com
高 新 技 术
SIC &TC O0YN RAI CN E E E NLG F MQ! H IO T : O N
浅谈模拟器 的实现方法
夏 兴
( 江苏经贸职业技 术学 院
240 ) 2 0 0
摘 要: 本文从架 构上分析 了模拟器 ,把模 拟器的模 拟分为硬件结 构的模拟及 硬件行为 的模 拟。在结构模 拟上对 c u、内存、总 p 线、设备的模拟及 在行为模拟上对 CPU 取指令 (e c 、指令解码 ( c d 、指令执 行 ( xe u e)行为和外设 行为的模 f t h) de o e) e ct 拟分别进 行了描述 。这对 实现一个模拟 器或 阅读 模拟 器源码会有一 定的帮 助。 关键词 :模拟 器 C PU模拟 硬件模拟 设备模拟 中图分类号 :T 6 .+3 D2 5 3 文献标识码 :A
计算机模拟机的设计与实现报告
计算机模拟机的设计与实现报告
1.实验目的
1.1在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。1.2为其定义五条机器指令,并编写相应的微程序,具体上机调试掌握整机概念。
2.实验设备:
2.1 TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一台。2.2 PC微机一台。
3.实验原理:
部件实验过程中,各部件单元的控制信号是人为模拟产生的,而本次实验将在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号,实现特定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一段微程序。
本实验采用五条机器指令:IN(输入)、ADD(二进制加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移)、其指令格式如下(前4位为操作码):
其中IN为单字长(8位),其余为双字长指令,××××××××为addr对应的二进制地址码。
为了向RAM中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,还必须设计三个控制台操作微程序。
存储器读操作(KRD):拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB、SWA为“00”时,按START微动开关,可对RAM连续手动读操作。
存储器写操作(KWE):拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB、SWA置为“01”时,按START微动开关可对RAM进行连续手动写入。
启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB、SWA置为“11”时,按START微动开关,即可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行。
计算机模拟器设计及其应用
计算机模拟器设计及其应用
一、引言
随着计算机技术的日益发展,计算机模拟器作为一项重要的技
术与方法也得到了广泛的应用。计算机模拟器是利用计算机模拟
实现某种物理或者生物现象的过程,其应用范围可涉及到各个方
面的领域,如生命科学、化学、物理学、机械学、建筑学、航空
航天等等。本文将主要探讨计算机模拟器的设计及其应用。
二、计算机模拟器的设计原理
计算机模拟器的基本原理在于通过编写一定的基础代码和算法,建立一个与实际现象相似的虚拟环境或者系统,并通过计算机模
拟实现物理/生物系统的运行过程。计算机模拟器的设计过程分为
以下三个主要步骤。
1. 建立物理或生物系统的模型
计算机模拟器的建立需要建立一个基于实际物理或生物现象的
模型。这个模型需要包含有关相应的对象、运动、能量、力等的
全部信息,以及它们与其他对象之间的交互作用。该模型通常可以用一些微分和/或偏微分方程所描述的算法来定量描述。
2. 建立虚拟环境或系统
针对建立的物理或生物系统模型,可以通过计算机编程实现该系统的数学模型对应的计算代码,使之成为一个具有计算功能的虚拟环境或者系统,该系统一步一步执行并模拟各种物理现象的演化过程。
3. 进行计算机模拟
通过设计好的计算程序,即可实现对该物理/生物系统的模拟计算,得到各个物理参数的演化规律和运动信息等等。
三、计算机模拟器的应用
计算机模拟器是一种非常有用的计算工具,其应用范围比较广泛,包括不同的学术领域和商业应用。
1. 在学术领域的应用
在各种理论研究和学术研究领域,计算机模拟器的应用是相对
比较多的。例如:在生命科学中,科学家们使用计算机模拟的手
车载ATC仿真模拟器设计与应用
URBAN RAIL TRANSIT
车载ATC仿真模拟器设计与应用
王永清
(苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司,江苏苏州 215000)
摘要:
为有效提高轨道交通新车调试效率、提高信号设备维护质量,提升运营组织效率,设计制作车载信号设备调试仿真模拟器。该装置是一项针对轨道交通列车自动驾驶及自动防护功能进行调试的工具,可批量化对列车信号涉及的连接线以及功能进行测试,同时也可快速查找设备硬件故障点,尤其是在与车辆接口故障及串线等难点故障的排查中可以发挥更加高效的作用,从而有效的对设备硬、软件性能及继电器响应标准进行整体评判。在生产应用中,提升设备检修及故障处理效率,降低轨道交通施工资源占用,达到研究目的。 关键词:
轨道交通;信号设备;仿真模拟器;调试中图分类号:
U284.48 文献标志码:A 文章编号:1673-4440(2022)04-0067-05Design and Application of On-board ATC Simulator
Wang Yongqing
(No.1 Operation Branch, Suzhou Rail Transit Group Co., Ltd., Suzhou 215000, China )
Abstract: In order to effectively improve the commissioning efficiency of new rail transit vehicles,
the maintenance quality of signal equipment and the efficiency of operation organization. In this paper, the debugging simulation simulator of on-board signal equipment is designed and manufactured. The device is a tool for debugging the automatic driving and automatic protection functions of rail transit trains. It can test the connecting lines and functions involved in train signals in batches, and can also quickly find the hardware fault points of the equipment, In particular, it can play a more efficient role in the troubleshooting of difficult faults such as vehicle interface faults and serial lines, so as to effectively evaluate the hardware and software performance of the equipment and the relay response standard as a whole. In the production application, the efficiency of equipment maintenance and fault treatment is improved, the occupation of rail transit construction resources is reduced, and the research purpose is achieved.
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2007年10月
October 2007
计 算 机 工 程Computer Engineering 第33 第19期
Vol 卷.33 No.19 ·开发研究与设计技术·
文章编号:1000—3428(2007)19—0251—02
文献标识码:A
中图分类号:TN47
CMT 模拟器的设计与实现
杨 华,崔 刚,吴智博,刘宏伟
(哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院,哈尔滨 150001)
摘 要:片上多线程(CMT)是未来高性能处理器的发展方向,而软件模拟是处理器体系结构研究和设计中不可或缺的技术手段。该文基于SimpleScalar 工具集设计并实现了CMT 节拍级模拟器——OpenSimCMT ,对CMT 体系结构的设计和评测提供支持。OpenSimCMT 特点如下:(1)支持同时多线程(SMT)和片上多处理器(CMP)的模拟;(2)架构开放,配置灵活,可根据具体研究目标随时进行扩展,添加新的模拟内容及相关统计;(3)功能全面,对线程间资源竞争与共享、各功能单元、流水段、分支预测、多级cache 等全方位模拟,模拟结果准确。关键词:片上多线程;模拟;微处理器;高性能
Design and Implementation of CMT Simulator
YANG Hua, CUI Gang, WU Zhibo, LIU Hong-wei
(School of Computer Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001)
【Abstract 】Chip multithreading (CMT) represents the direction for future high-performance processors, and simulation is an integral part of the processor architecture research and design process. This paper presents the design and implementation of a SimpleScalar-based cycle-level simulator —OpenSimCMT, which serves for designing and evaluating the CMT architectures. OpenSimCMT features that: (1) supporting the simulation of simultaneous multithreading (SMT) as well as chip multiprocessors (CMP); (2) open framework and well configurable, being extendible to accommodate a given research goal, and readily to append new simulation contents and relative statistic; (3) all-around simulation, supporting inter-thread resource sharing and competition, various function units, pipeline, branch prediction, multi-level caches, etc, facilitating accurate simulation.
【Key words 】CMT; simulation; microprocessor; high-performance
1 概述
伴随晶体管集成密度的日益提高,处理器的发展将逐渐进入片上多线程(CMT)时代[1]。CMT 通过开发线程级并行(TLP)来克服指令级并行(ILP)的不足,显著提高了处理器的整体处理能力。同时多线程(SMT)[2]和片上多处理器(CMP)[3]是两类典型的CMT 体系结构,自提出以来就受到广泛的研究和关注。SMT 在宽发射超标量(superscalar)的基础上增加多个硬件线程上下文(hardware context)控制,使多线程同时“驻留”于处理器中,不同线程的指令可同时发射,竞争并共享处理器内部的各种资源,有效地提高了资源利用率和整体性能。CMP 将多个相同的处理核集成在同一芯片中,共享大容量L2(或更低)cache ,每个核可看作一个独立的处理器,分别运行不同的程序/线程。CMP 旨在简化处理器设计,将整个片上资源静态划分给多个独立的核,其缺点是各自的资源无法交叉利用,当TLP 不足时会严重浪费资源。相比之下,SMT 中大部分资源是“竞争式共享”,在TLP 和ILP 间动态转换,提高资源的整体利用率,但也增加了设计和实现的复杂度。
处理器的设计、实现和验证过程日益复杂。软件模拟已成为处理器的先期设计、验证和评估的关键一环,也是对新体系结构思想进行验证和量化评价的重要手段。模拟不但节省成本,而且非常灵活,帮助探索未知的设计空间,对不同的设计思路和配置选项进行效果评测。由于性能、功耗、造价、可靠性、兼容性、可扩展性等方面的限制和要求,高效实用的处理器体系结构通常来自对各种设计选项的权衡和取舍(trade-off),这需要大量的先期模拟实验,是一个反复比较、
逐渐求精的过程。如果没有模拟器的支持,评测工作要等到
电路级设计(Verilog 验证、FPGA 仿真等)、甚至是实际芯片出来后才能进行,这是不切实际的。依赖于模拟器的详细程度和设计水平,模拟结果与实际会有不同程度的偏差,但这并不妨碍模拟器作为体系结构研究的重要技术手段、对各种设计选项进行相对客观的评测和比较。本文介绍了在CMT 研究过程所设计并实现的节拍级模拟器——OpenSimCMT 。
2 相关工作
SimpleScalar [4]是由Austin 设计的超标量处理器模拟工具集,包含指令行为验证(sim-safe)、分类统计(sim-profile)、分支行为(sim-brped)、cache 行为(sim-cache)、整体性能模拟(sim-outorder)等不同侧重点和详细程度的模拟;还包括与之配合的交叉编译工具,用于将高级语言程序(C 和Fortran)编译链接成Pisa 指令(类似MIPS ,用于研究目的)的可执行程序。由于SimpleScalar 的功能比较全面、开放源码、可移植性好(C 语言开发)等方面的优点,一直以来被学术界广泛地扩展和移植,作为新体系结构思想的验证和评测工具。目前为止,SimpleScalar 已发展到 4.0版(MASE),而最广泛采用的仍是3.0版。除Pisa 外,还出现了支持Alpha 、ARM 、PowerPC 、IA-32等指令集的版本,并且被成功移植到多种UNIX 、Linux 和
基金项目:国家自然科学基金资助项目( 60503015)
作者简介:杨 华(1974-),男,博士研究生,主研方向:片上多线程体系结构,容错处理器体系结构;崔 刚,教授、博士生导师;吴智博,博士、教授;刘宏伟,博士、副教授 收稿日期:2006-10-18 E-mail :yangh@