Синтез
двухуровневой схемы автомата Мура на счетчике
Бабаков
Р.М., Самир Нахлави, Зайцев В.В.
Бабаков Р.М., Самир Нахлави, Зайцев В.В.
Синтез двухуровневой схемы автомата Мура на счетчике. / Зб. наукових праць
ДДТУ. Серія “Проблеми моделювання та автоматизації проектування динамічних
систем”. Вип. 10. – Донецьк, ДонДТУ, 1999. – С. 301-305.
3.4. Разработка программной
имитационно-аналитической модели КМУУ с кэш-памятью микрокоманд
Практической реализацией
методов, разработанных в п. 3.2 и 3.3, является программная
имитационно-аналитическая модель композиционного микропрограммного устройства
управления с кэш-памятью микрокоманд (далее «программа»). Структурно программа
состоит из четырех модулей, изображенных на рис. 3.9.
В модуле 1 реализуется моделирование работы КМУУ с кэш-памятью с прямым отображением согласно структурной и функциональной схемам, разработанным в п. 2.1. При этом подчитывается общее количество возникновения ситуаций кэш-попаданий и кэш-промахов за N проходов алгоритма (N выбирается пропорционально количеству микрокоманд в алгоритме, и для 1000 микрокоманд составляет порядка 100000 проходов), после чего определяется вероятность кэш-попаданий алгоритма по формулам (3.4) и (3.5). Данный режим работы программы используется для проверки результатов аналитического определения вероятности кэш-попаданий. Время, затрачиваемое на эксперимент, пропорционально среднему количеству микрокоманд, выполняющихся за один проход алгоритма, которое, в свою очередь, зависит от значений вероятностей выполнения логических условий.
Модуль 2 аналогичен модулю 1 и реализует экспериментальное определение вероятности кэш-попаданий для КМУУ с кэш-памятью полностью ассоциативного типа при использовании алгоритма замещения LRU. Время, затрачиваемое на эксперимент, зависит как от среднего количества МК, выполняющихся за один проход алгоритма, так и от количества строк в кэш-памяти, и возрастает с их увеличением.
Модуль 3 реализует метод определения точного значения вероятности кэш-попаданий по граф-схеме алгоритма для КМУУ с кэш-памятью с прямым отображением, разработанную в п. 3.2. Время, затрачиваемое на анализ, зависит от количества микрокоманд в ГСА и не зависит от значений вероятностей выполнения логических условий. Кроме того, время анализа пропорционально количеству строк кэш-памяти, так как для каждой строки кэш-памяти выполняется построение и анализ
Модуль 4 реализует метод определения точного значения вероятности кэш-попаданий по граф-схеме алгоритма для КМУУ с кэш-памятью полностью ассоциативного типа, разработанную в п. 3.3. Исследования показали, что при большом количестве строк кэш-памяти (128 и выше) и размерах алгоритма в 1000 микрокоманд время анализа оказывается достаточно большим (порядка нескольких часов на процессоре iP-III, 733 Mhz). Однако, поскольку столь большое число строк практически не применяется в кэш-памяти ассоциативного типа в связи с высокими затратами аппаратуры [57, 71, 79, 80, 91], то вышеописанная особенность модуля не является его недостатком.
Исходные данные для работы программы (граф-схема алгоритма, размеры и тип кэш-памяти) загружаются автоматически из конфигурационных файлов, которые должны находится в том же каталоге, что и исполняемый файл. Программа имеет упрощенный консольный интерфейс, позволяющий выполнить один из модулей, изменить размеры и тип кэш-памяти, а также изменить число проходов алгоритма при экспериментальном определении вероятности кэш-попаданий. Также программа предусматривает различные уровни отладки, более или менее детально отражающие результаты различных этапов программы (построение подграфов и деревьев, промежуточные значения вероятностей, результаты решения систем уравнений и др.). Для просмотра результатов отладки следует перенаправить вывод результатов программы в файл.