Estimating instruction-level throughput is critical for many applications: multimedia, low-latency networking, medical, automotive, avionic, and industrial control systems all rely on tightly calculable and accurate timing bounds of their software. Unfortunately, how long a program may run - or if it may indeed stop at all - cannot be answered in the general case. This is why state-of-the-art throughput estimation tools usually focus on a subset of operations and make several simplifying assumptions. Correctly identifying these sets of constraints and regions of interest in the program typically requires source code, specialized tools, and dedicated expert knowledge. Whenever a single instruction is modified, this process must be repeated, incurring high costs when iteratively developing timing sensitive code in practice. In this paper, we present MCAD, a novel and lightweight timing analysis framework that can identify the effects of code changes on the microarchitectural level for binary programs. MCAD provides accurate differential throughput estimates by emulating whole program execution using QEMU and forwarding traces to LLVM for instruction-level analysis. This allows developers to iterate quickly, with low overhead, using common tools: identifying execution paths that are less sensitive to changes over timing-critical paths only takes minutes within MCAD. To the best of our knowledge this represents an entirely new capability that reduces turnaround times for differential throughput estimation by several orders of magnitude compared to state-of-the-art tools. Our detailed evaluation shows that MCAD scales to real-world applications like FFmpeg and Clang with millions of instructions, achieving < 3% geo mean error compared to ground truth timings from hardware-performance counters on x86 and ARM machines.


翻译:对许多应用而言,估算指令水平的吞吐量至关重要:多媒体、低纬度网络、医疗、汽车、航空和工业控制系统都依赖于软件的严格可计算和准确的定时框。 不幸的是,一般情况下,一个程序可能运行了多久,或者如果它可能停止了多久,无法回答。这就是为什么最先进的吞吐量估算工具通常侧重于一个操作组,并作出一些简化的假设。正确确定这些对程序感兴趣的制约和指示区域通常需要源代码、专门工具和专门专家知识。每当一项指令被修改时,这一过程必须重复重复,在反复制定对时间敏感的软件的定时框时圈时,这一过程将带来高昂的成本。在本文件中,我们介绍一个新的和轻量化的时间分析框架,它能够确定代码变化对二进制方案的微分解水平的影响。 MCAD通过模拟整个程序执行量值工具的缩影和向LLLVM发送的痕迹,这只能让开发者快速地对错误进行比较,而低调的中位路路段则显示我们最不那么高的中间的工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
149+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2022年4月18日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员