SimCo : un simulador de procesadores con enfoque educativo

Abstract

La técnica de simulación en el área de arquitectura de computadoras es usada a nivel académico fundamentalmente para evaluar nuevos diseños. Es un ambiente en el que resulta natural utilizar esta metodología, puesto que es impracticable la exploración del espacio de diseño mediante la construcción de prototipos, por el alto costo de los mismos. Por otro lado, la industria de microprocesadores lucha cuesta arriba con el problema práctico de que el tiempo que transcurre entre que se realiza el diseño de un nuevo microprocesador y este resulta fabricado, resulta demasiado largo como para ser aplicado en todos los casos, dando lugar a que la simulación sea también una estrategia atractiva para la evaluación de rendimiento de nuevos procesadores en este ambiente. Por último, otro lugar natural para la simulación es el ámbito educativo, pues además de que resulta prohibitivo económicamente disponer de todas las piezas de hardware que se desearían analizar, es evidente que no se puede realizar un análisis observacional práctico de qué sucede en un microprocesador durante la ejecución de un cierto programa. En otro punto, la construcción de procesadores más veloces se encuentra estancada desde principios de los años 2000 debido a los problemas impuestos por la barrera física de la velocidad de la luz. Dado esta situación, el aumento en rendimiento de los procesadores y por tanto su diseño actual está enfocado en explotar el llamado paralelismo a nivel de hilo, mediante la ejecución paralela de varios hilos de ejecución en un mismo CPU (procesadores denominados multihilo) o mediante la disposición de varios núcleos de ejecución integrados en el mismo chip (procesadores multinúcleo). Esto vuelve a dichos procesadores elementos de interés a nivel académico, pero su estudio aún no ha sido abordado por el grupo MINA del Instituto de Computación de la Facultad de Ingeniería.Dada la realidad presentada anteriormente, el objetivo del proyecto es realizar una actualización en la materia de simulación en arquitecturas de computadoras, encontrar espacio abierto de investigación en el área y finalmente desarrollar o extender un simulador con enfoque educativo y con soporte de simulación para procesadoresmultihilo y multinúcleo, para uso en las asignaturas del Departamento de Arquitectura, Sistemas Operativos y Redes de Computadoras del Instituto de Computación, Facultad de Ingeniería.