Simulation of computer systems (or components thereof) traditionally is used in the design and evaluation of new hardware configurations and enhancements. To get a good understanding of design trade-offs for objectives such as performance, throughput or power consumption, it is essential to use a model as accurate as possible, and simulate it in a cycle-accurate manner. As basis for the evaluation, typically, a predefined set of applications is used which is supposed to be representative for future expected use of the hardware. In contrast, we propose architecture simulation for software optimization which has completely different requirements and goals. It is meant to be used as measurement method to guide analysis and optimization of application code. While it can not replace measurement on real hardware, it may complement conventional measurement methods with attractive benefits such as reproducibility, non-existing measurement overhead, and advanced performance metrics. While the simulated architecture model has to be relatively simple for acceptable slowdown, this also has important benefits. Results are potentially easier to comprehend and can be valid for a set of architectures, hinting at architecture-independent optimization possibilities. This work gives an overview of the kind of architecture simulation useful for performance analysis and optimization purpose, its benefits and potentials, but also disadvantages and limitations in contrast to established analysis methods. Using cache simulation as important case study, tools for simulation and visualization were developed to show the potential of simulation driven performance analysis. Derived optimization strategies and resulting improvements are presented for various applications. Finally, ideas for further tools using simulation driven analysis are sketched.     «

Simulation of computer systems (or components thereof) traditionally is used in the design and evaluation of new hardware configurations and enhancements. To get a good understanding of design trade-offs for objectives such as performance, throughput or power consumption, it is essential to use a model as accurate as possible, and simulate it in a cycle-accurate manner. As basis for the evaluation, typically, a predefined set of applications is used which is supposed to be representative for fut...     »

Die Simulation von Rechensystemen wird üblicherweise zur Bewertung eines neu entwickelten Hardware-Designs eingesetzt. Dies benötigt eine exakte Modellierung aller Komponenten des Systems mit entsprechend langen Simulationszeiten. In dieser Arbeit wird die Nutzbarkeit der Simulation von Rechensystemen für die Leistungsanalyse von Anwendungen untersucht mit Schwerpunkt auf Anwendungen aus dem Höchstleistungsrechnen. Ziel ist eine deutlich erhöhte Aussagekraft der Simulationsergebnisse im Vergleich zu Analysewerkzeugen, die auf Messung in echten Systemen basieren. Vorteil für Programmierer ist ein schnellerer Weg zu effektiven Code-Änderungen für Laufzeitverbesserungen. Wichtige Voraussetzung ist allerdings eine deutliche Reduzierung der Modellkomplexität, um annehmbare Laufzeiten für diesen Einsatzzweck zu erreichen. An etlichen Beispielen spezieller Analysemethoden wird aufgezeigt, dass eine angemessene Nutzung der Simulation von Rechensystemen grosse Vorteile bringen kann in Ergänzung zur Nutzung etablierter Analysewerkzeuge.     «

Die Simulation von Rechensystemen wird üblicherweise zur Bewertung eines neu entwickelten Hardware-Designs eingesetzt. Dies benötigt eine exakte Modellierung aller Komponenten des Systems mit entsprechend langen Simulationszeiten. In dieser Arbeit wird die Nutzbarkeit der Simulation von Rechensystemen für die Leistungsanalyse von Anwendungen untersucht mit Schwerpunkt auf Anwendungen aus dem Höchstleistungsrechnen. Ziel ist eine deutlich erhöhte Aussagekraft der Simulationsergebnisse im Vergl...     »