HybridSim

Abstract

프로세서 설계 과정에서는 긴 개발 기간 및 설계 실패의 위험을 줄이기 위해 주기 수준 시뮬레이션을 사용하여 다양한 디자인을 평가하고 최적의 디자인을 선택한다. 그러나, 무어의 법칙의 한계 등 기술적인 한계를 극복하기 위해 멀티 코어와 같은 새로운 아키텍처가 등장하고, 마이크로 아키텍처의 고도화로 인해 분석해야 할 디자인의 수가 기하급수적으로 증가하고 있다. 기존의 느린 시뮬레이션 방법은 증가하는 디자인 공간을 분석하는데 한계를 보이고 있으며, 이를 극복하기 위해 시뮬레이션 속도를 개선하려는 많은 연구가 이루어지고 있다. 간격 분석 모델은 시뮬레이션 속도를 향상하는 대표적인 방법으로, 프로세서의 일차적인 구조를 모사한 모델을 통해 빠르게 디자인의 성능을 평가할 수 있다. 그러나 단순화된 모델의 한계로 인해 마이크로 아키텍처의 복잡한 특성에 대한 예측 정확도가 낮아 실제 디자인 분석에 활용하는 데에는 제한이 있다. 이러한 문제로 인해, 마이크로 아키텍처를 정확하게 분석하면서 시뮬레이션 속도를 가속할 수 있는 새로운 접근법이 필요하다. 본 논문에서는 정확한 시뮬레이션과 빠른 분석 모델을 결합하여 속도와 정확도의 이점을 갖는 HybridSim을 제안한다. HybridSim은 워크로드의 실행 패턴을 분석하여 해당 패턴에 맞는 시뮬레이션 또는 성능 분석 모델로 전환하며 디자인을 분석한다. 이를 통해 느린 시뮬레이션을 분석 모델로 대체하여 시뮬레이션 시간을 단축하고, 분석 모델의 정확도가 떨어지는 구간에서는 시뮬레이션 도입을 통해 예측 정확도를 높인다. HybridSim는 상세한 시뮬레이션 대비 시뮬레이션 시간을 30% 감소시켰으며, 분석 모델 대비 평균 CPI 오차를 8.78%에서 2.65%로 줄인다.