一种性能和能耗预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种性能和能耗预测方法，用于解决如何预测程序在不同处理核内的不同频率下执行时产生的性能和能耗的问题。本发明专利技术实施例方法包括：读取程序执行时产生的PMC值；根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间；将所述PMC值和所述第一内存处理时间投入CPI模型，得到第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间；根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间；根据所述第二预测总执行时间确定性能预测值和能耗预测值；输出所述性能预测值和所述能耗预测值。本发明专利技术实施例还提供一种性能和能耗预测装置。

Method and device for predicting performance and energy consumption

The embodiment of the invention discloses a method for predicting performance and energy consumption, which is used to solve the problem of predicting the performance and energy consumption of a program when executed at different frequencies in different processing cores. The embodiment of the method includes: reading program execution when the value of the PMC; according to the PMC read the value of the first memory processing time first processing on the nuclear program in the first frequency when the PMC value; and the first memory processing time into CPI model. The first prediction of memory processing time and the first to predict the total execution time; calculation of the second processing second forecast needs the nuclear program execution at the second frequency when the total execution time according to the first prediction of memory processing time and the first to predict the total execution time; according to the second prediction of the total execution time to determine the performance prediction the forecast value and consumption value; the output performance prediction value and the predictive value of energy consumption. The embodiment of the invention also provides a performance and energy consumption prediction device.

【技术实现步骤摘要】
一种性能和能耗预测方法及装置
本专利技术涉及处理器
，尤其涉及一种性能和能耗预测方法及装置。
技术介绍
当前计算机应用程序有多样化的特征，对资源的需求差异性很大，通过复杂的CPU(处理器)设计去满足程序的需求代价则是高昂的电能开销。而异构多核架构(如大小核架构)提供了差异化的处理平台，程序在处理能力强的核上执行能获得的平均性能更好，但是产生的能耗更高；相对的，程序在处理能力弱的核上运行产生的能耗低，但是平均性能差。同样，DVFS(DynamicVoltageandFrequencyScaling,动态调整时钟频率)加深了这一处理差异性，在高频率下，程序性能好但是能耗高，反之亦然。但是异构核和DVFS的不同频率间，程序的性能变化并不是一致线性的。一些程序在处理能力强的核上执行的性能相对于弱核的提升不高，而一些程序在高频率下的执行性能相对于低频率下的提升也不高。可见，异构多核架构提供了差异化的处理平台，同时，DVFS进一步增强了处理能力的差异化。这样的条件下，合理的选择CPU核和时钟频率执行程序以达到最优的性能和能耗就成为了本领域技术人员的重要研究课题。而研究该课题的基础，则是在异构多核架构且具备DVFS能力的处理器中，如何预测程序在不同处理核内的不同频率下执行时产生的性能和能耗。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种性能和能耗预测方法及装置，能够实现程序在不同处理核内的不同频率下执行时产生的性能和能耗的预测。本专利技术实施例提供的一种性能和能耗预测方法，应用于异构多核架构且具备DVFS能力的处理器，包括：读取所述处理器的第一处理核上程序在预设第一频率下执行时产生的PMC值；根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间；将所述PMC值和所述第一内存处理时间投入CPI模型，得到所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间，所述CPI模型为预先建立的所述处理器的第二处理核与所述第一处理核的映射模型；根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间，所述第二频率为所述第二处理核通过DVFS从所述第一频率调整至的下一个时钟频率；根据所述第二预测总执行时间确定所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时的性能预测值和能耗预测值；输出所述性能预测值和所述能耗预测值。可选地，所述根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间包括：根据读取到的所述PMC值确定所述程序执行时在各个时间点上由缓存访问失效事件导致的访问失效数量；根据确定的所述访问失效数量计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间。可选地，所述CPI模型通过以下步骤预先建立：在用于训练的所述第一处理核和第二处理核上执行程序时，抽取所述程序执行时的PMC值和内存处理时间作为训练样本的输入，同时抽取所述程序执行时的CPI值作为所述训练样本的输出；将所述训练样本的输入和输出投入预设的CPI模型模板中进行训练，训练完成后得到所述CPI模型。可选地，将所述PMC值和所述第一内存处理时间投入CPI模型，得到所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间包括：将所述第一内存处理时间投入所述CPI模型进行转换得到所述第一预测内存处理时间；将所述PMC值和所述第一内存处理时间输入所述CPI模型，得到所述CPI模型输出的CPI值；根据所述CPI值和所述第一频率确定所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测总执行时间。可选地，根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间包括：根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间确定所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测处理核处理时间；根据所述第一预测内存处理时间、所述第一预测处理核处理时间、所述第一频率和所述第二频率计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间。可选地，在根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间之后，还包括：根据所述第一内存处理时间和与所述第一频率对应的总执行时间确定所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一处理核处理时间；根据所述第一内存处理时间和所述第一处理核处理时间计算所述第一处理核上所述程序在所述第二频率下执行时所需的第三预测总执行时间；根据所述第三预测总执行时间确定所述第一处理核上所述程序在第二频率下执行时的第二性能预测值和第二能耗预测值；输出所述第二性能预测值和所述第二能耗预测值。本专利技术实施例提供的一种性能和能耗预测装置，应用于异构多核架构且具备DVFS能力的处理器，包括：PMC值读取模块，用于读取所述处理器的第一处理核上程序在预设第一频率下执行时产生的PMC值；第一内存处理时间计算模块，用于根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间；第一执行时间预测模块，用于将所述PMC值和所述第一内存处理时间投入CPI模型，得到所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间，所述CPI模型为预先建立的所述处理器的第二处理核与所述第一处理核的映射模型；第二执行时间预测模块，用于根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间，所述第二频率为所述第二处理核通过DVFS从所述第一频率调整至的下一个时钟频率；预测值确定模块，用于根据所述第二预测总执行时间确定所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时的性能预测值和能耗预测值；输出模块，用于输出所述性能预测值和所述能耗预测值。可选地，所述第一内存处理时间计算模块包括：访问失效数量确定单元，用于根据读取到的所述PMC值确定所述程序执行时在各个时间点上由缓存访问失效事件导致的访问失效数量；处理时间计算单元，用于根据确定的所述访问失效数量计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间。可选地，所述第一执行时间预测模块包括：预测处理时间转换单元，用于将所述第一内存处理时间投入所述CPI模型进行转换得到所述第一预测内存处理时间；CPI值输出单元，用于将所述PMC值和所述第一内存处理时间输入所述CPI模型，得到所述CPI模型输出的CPI值；预测总执行时间确定单元，用于根据所述CPI值和所述第一频率确定所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测总执行时间。可选地，所述性能和能耗预测装置还包括：处理核处理时间确定模块，用于根据所述第一内存处理时间和与所述第一频率对应的总执行时间确定所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一处理核处理时间；第三执行时间预测模块，用于根据所述第一内存处理时间和所述第一处理核处理时间计算所述第一处理核上所述程序在所述第二频率下执行时所需的第三预测总执行时间；第二预测值确定模块，用于根据所述第三预测总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种性能和能耗预测方法，应用于异构多核架构且具备DVFS能力的处理器，其特征在于，包括：读取所述处理器的第一处理核上程序在预设第一频率下执行时产生的PMC值；根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间；将所述PMC值和所述第一内存处理时间投入CPI模型，得到所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间，所述CPI模型为预先建立的所述处理器的第二处理核与所述第一处理核的映射模型；根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间，所述第二频率为所述第二处理核通过DVFS从所述第一频率调整至的下一个时钟频率；根据所述第二预测总执行时间确定所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时的性能预测值和能耗预测值；输出所述性能预测值和所述能耗预测值。

【技术特征摘要】
1.一种性能和能耗预测方法，应用于异构多核架构且具备DVFS能力的处理器，其特征在于，包括：读取所述处理器的第一处理核上程序在预设第一频率下执行时产生的PMC值；根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间；将所述PMC值和所述第一内存处理时间投入CPI模型，得到所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间，所述CPI模型为预先建立的所述处理器的第二处理核与所述第一处理核的映射模型；根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间，所述第二频率为所述第二处理核通过DVFS从所述第一频率调整至的下一个时钟频率；根据所述第二预测总执行时间确定所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时的性能预测值和能耗预测值；输出所述性能预测值和所述能耗预测值。2.根据权利要求1所述的性能和能耗预测方法，其特征在于，所述根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间包括：根据读取到的所述PMC值确定所述程序执行时在各个时间点上由缓存访问失效事件导致的访问失效数量；根据确定的所述访问失效数量计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间。3.根据权利要求1所述的性能和能耗预测方法，其特征在于，所述CPI模型通过以下步骤预先建立：在用于训练的所述第一处理核和第二处理核上执行程序时，抽取所述程序执行时的PMC值和内存处理时间作为训练样本的输入，同时抽取所述程序执行时的CPI值作为所述训练样本的输出；将所述训练样本的输入和输出投入预设的CPI模型模板中进行训练，训练完成后得到所述CPI模型。4.根据权利要求1所述的性能和能耗预测方法，其特征在于，将所述PMC值和所述第一内存处理时间投入CPI模型，得到所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间包括：将所述第一内存处理时间投入所述CPI模型进行转换得到所述第一预测内存处理时间；将所述PMC值和所述第一内存处理时间输入所述CPI模型，得到所述CPI模型输出的CPI值；根据所述CPI值和所述第一频率确定所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测总执行时间。5.根据权利要求1所述的性能和能耗预测方法，其特征在于，根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间包括：根据所述第一预测内存处理时间和第一预测总执行时间确定所述第二处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一预测处理核处理时间；根据所述第一预测内存处理时间、所述第一预测处理核处理时间、所述第一频率和所述第二频率计算所述第二处理核上所述程序在第二频率下执行时所需的第二预测总执行时间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的性能和能耗预测方法，其特征在于，在根据读取到的所述PMC值计算所述第一处理核上所述程序在所述第一频率下执行时的第一内存处理时间之后，还包括：根据所述第一内存处理时间和与所述第一频率对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琪骁，喻之斌，须成忠，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44