Behavioral Application-dependent Superscalar Core Modeling

In recent years, the research focus has moved from core microarchitecture to uncore microarchitecture. Cycle-accurate models for many-core processors featuring hundreds or even thousands of cores are out of reach for simulating realistic workloads. A large portion of the simulation time is spend in the cores, and it is this portion that grows linear with every processor generation. Approximate simulation methodologies, which trade off accuracy for simulation speed, are necessary for conducting certain research. Multicore processors also demand for more advanced and rigorous simulation methodologies. Many popular methodologies designed by computer architects for simulation of single core architectures must be adapted or even rethought for simulation of multicore architectures. In this thesis, we have shown that behavioral core modeling is a competitive option for multicore studies where the research focus is in the uncore microarchitecture and considering independent tasks. We demonstrated that behavioral core models can bring speedups between one and two orders of magnitude with average CPI errors of less than 5%. We have also demonstrated that behavioral core models can help in the problem of selecting multiprogram workloads for the evaluation of multicore throughput.Ces dernières années, l'effort de recherche est passé de la microarchitecture du cœur à la microarchitecture de la hiérarchie mémoire. Les modèles précis au cycle près pour processeurs multi-cœurs avec des centaines de cœurs ne sont pas pratiques pour simuler des charges multitâches réelles du fait de la lenteur de la simulation. Un grand pourcentage du temps de simulation est consacré à la simulation des différents cœurs, et ce pourcentage augmente linéairement avec chaque génération de processeur. Les modèles approximatifs sacrifient de la précision pour une vitesse de simulation accrue, et sont la seule option pour certains types de recherche. Les processeurs multi-cœurs exigent également des méthodes de simulation plus rigoureuses. Il existe plusieurs méthodes couramment utilisées pour simuler les architectures simple cœur. De telles méthodes doivent être adaptées ou même repensées pour la simulation des architectures multi-cœurs. Dans cette thèse, nous avons montré que les modèles comportementaux sont intéressants pour étudier la hiérarchie mémoire des processeurs multi-coeurs. Nous avons démontré que l'utilisation de modèles comportementaux permet d'accélérer les simulations d'un facteur entre un et deux ordres de grandeur avec des erreurs moyennes de moins de 5%. Nous avons démontré également que des modèles comportementaux peuvent aider dans le problème de la sélection des charges de travail multiprogrammées pour évaluer la performance des microarchitectures multi-cœurs