计算机工程与科学

作者：李华, 王永文

单位：1.国防科技大学计算机学院,湖南 长沙 410073；2.先进微处理器芯片与系统重点实验室,湖南 长沙 410073

关键词：指令集体系结构（ISA）,Gem5模拟器,McPAT模拟器,微架构,仿真,

基金：自然资源部高层次科技创新人才工程(22-TDRCJH-02-006)

指令集体系结构（ISA）是芯片最底层、最核心的部分,已有的关于ISA对性能影响的研究工作通常基于物理硬件平台实现,但不同的硬件实现方案使得无法直接对比分析ISA对性能的影响。基于以上原因,使用Gem5模拟器,采用相同的硬件配置与相同版本的编译器,对ARM,RISC-V和x86这3种ISA进行了仿真对比。采用CoreMark,Dhrystone和Whetstone作为基准测试程序。同时,利用McPAT对功耗进行了评估。模拟结果表明,ARM ISA在性能和功耗方面优于RISC-V和x86 ISA,但ARM和RISC-V之间的差异非常细微,而ARM和x86之间的性能差距可能是由实验中使用相对较低的硬件配置引起的,并且可以通过更积极的硬件方法将差距缩小甚至逆转。研究表明,ISA并不能从根本上提高效率。

来源：2025年第11期

《计算机工程与科学》期刊编辑部

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