Computer architecture design space is vast and complex. Tools are needed to explore new ideas and gain insights quickly, with low efforts and at a desired accuracy. We propose Calipers, a criticality-based framework to model key abstractions of complex architectures and a program's execution using dynamic event-dependence graphs. By applying graph algorithms, Calipers can track instruction and event dependencies, compute critical paths, and analyze architecture bottlenecks. By manipulating the graph, Calipers enables architects to investigate a wide range of Instruction Set Architecture (ISA) and microarchitecture design choices/"what-if" scenarios during both early- and late-stage design space exploration without recompiling and rerunning the program. Calipers can model in-order and out-of-order microarchitectures, structural hazards, and different types of ISAs, and can evaluate multiple ideas in a single run. Modeling algorithms are described in detail. We apply Calipers to explore and gain insights in complex microarchitectural and ISA ideas for RISC and EDGE processors, at lower effort than cycle-accurate simulators and with comparable accuracy. For example, among a variety of investigations presented in the paper, experiments show that targeting only a fraction of critical loads can help realize most benefits of value prediction.


翻译:计算机结构设计空间既广又复杂。 需要工具来快速探索新想法并获得洞察力, 低努力, 且有理想的准确性。 我们提议校准, 一个基于关键度的框架, 用于模拟复杂建筑的关键抽象以及一个程序的执行, 使用动态事件依赖图形。 通过应用图表算法, 校准可以跟踪指令和事件依赖性, 计算关键路径, 分析建筑瓶颈 。 通过对图解进行操控, 卡利珀斯 使建筑师能够在早期和后期设计空间探索期间, 调查一系列广泛的教学设置架构和微结构设计选择/ “ 东西-if” 设想, 而不对程序进行重新拼凑和重新运行。 校准可以对顺序和异常的微结构图进行模型建模, 并用不同类型 ISA 来评估多种想法。 模型算法详细描述。 我们用校准来探索并获取复杂微结构和ISC 和 ESGE 处理器的构想, 其努力程度比周期- 精确性实验中显示最精确的预测结果。

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