I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m bedd e d Sy s t em s   ( I J RE S)   Vo l.   10 ,   No .   2 J u l y   2 0 2 1 ,   p p .   137 ~ 1 4 9 8   I SS N : 2 0 8 9 - 4 8 6 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ij r es . v 1 0 . i2 . p p 1 3 7 - 14 8          137       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   Process o r per forma nce met r ics a n a ly sis  and impl ementatio n f o r   M IPS using  an o p en so urce   OS       Va runa   E s wer   a nd   Sa nk et   Dess a i   De p a rtme n t   o Co m p u ter  S c ien c e   a n d   E n g in e e rin g ,   M .   S.   Ra m a iah   Un iv e rsity   o A p p l ied   S c ien c e s,  Be n g a lu r u ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J a n   2 9 ,   2 0 21   R ev is ed   May   2 5 ,   2 0 21   Acc ep ted   J u n   1 0 ,   2 0 21       P ro c e ss o e fficie n c y   is   a   imp o rt a n i n   e m b e d d e d   sy ste m .   Th e   e fficie n c y   o f   th e   p ro c e ss o d e p e n d o n   th e   L1   c a c h e   a n d   tran sla ti o n   lo o k a sid e   b u ffe r   (TL B).   It  is  re q u ired   t o   u n d e rst a n d   th e   L 1   c a c h e   a n d   TL p e r fo rm a n c e s   d u ri n g   v a ried   lo a d   fo t h e   e x e c u t io n   o n   t h e   p r o c e ss o a n d   h e n c e   st u d ies   t h e   p e rfo rm a n c e   o th e   v a ry i n g   l o a d   a n d   it p e rfo rm a n c e   with   c a c h e with   M IP S   a n d   o p e ra ti n g   sy ste m   (OS)  a re   st u d ied   i n   t h is  p a p e r.   Th e   p ro p o se d   m e th o d s   o imp lem e n tatio n   in   th e   p a p e c o n sid e rs  th e   c o u n ti n g   o t h e   in stru c ti o n   e x e c u ti o n   f o re sp e c ti v e   c a c h e   a n d   TL m a n a g e m e n a n d   th e   e v e n ts  a re   m e a su re d   u sin g   a   d e d ica ted   c o u n ters   in   so ftwa re .   Th e   so ftwa re   c o u n ters   a re   u se d   a t h e re   a re   li m it a ti o n   t o   h a rd wa re   c o u n ters   in   t h e   M IP S 3 2 .   Twe n t y - se v e n   m e tri c a re   c o n si d e re d   f o a n a l y sis  a n d   p ro p e id e n ti fi c a ti o n   a n d   imp lem e n ted   fo r   th e   p e rfo rm a n c e   m e a su re m e n o L1   c a c h e   a n d   T LB  o n   th e   M IP S 3 2   p r o c e ss o r.   Th e   g e n e ra te d   d a ta  h e lp in   f u tu re   re se a rc h   in   c o m p il e tu n i n g ,   m e m o ry   m a n a g e m e n t   d e sig n   fo r   OS,   a n a l y z in g   a rc h i tec tu ra issu e s,   sy ste m   b e n c h m a rk in g ,   sc a lab il it y ,   a d d re ss   sp a c e   a n a ly sis,  stu d i e o b u c o m m u n ica ti o n   a m o n g   p r o c e ss o a n d   it wo rk l o a d   sh a rin g   c h a ra c teriz a ti o n   a n d   k e r n e p r o fil i n g .   K ey w o r d s :   MI PS 3 2   Op er atin g   s y s tem     Pro ce s s o r   p er f o r m an ce     TLB   Met r ics   Op en   s o u r c e   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   San k et  Dess ai   Dep ar tm en t   o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g   M. S.  R am aiah   Un iv er s ity   o f   A p p lied   Scien ce s   #470 - P,  Peen y I n d u s tr ial  Ar e a,   Peen y Seco n d   Stag e,   Peen y B en g alu r u   ( B an g alo r e ) - 5 6 0 0 5 8   E m ail: san k etd ess ai0 8 0 8 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h p er f o r m a n ce   m ea s u r em e n is   m ea s u r ed   b ased   o n   th e   d esire d   ev en ts   o cc u r r in g   in   th e   s y s tem   at  th tim o f   p r o g r am   e x ec u tio n .   T h e   m ea s u r e   o f   th e   ev en ts   an d   s tates  o f   th q u an t u m   o f   wo r k   d o n e   o v e r   th e   p r o ce s s o r   is   ca lled   th p r o ce s s o r   p er f o r m an ce .   W o r k lo ad   o f   th p r o ce s s o r   ex ec u tio n s   d ep e n d s   o n   th lo ad i n g   an d   s to r in g   o f   th d ata  co m p u tatio n s   an d   th m o v em en t   o f   d ata  in   s eq u en ce   o f   o p er atio n s   o f   th p r o ce s s o r   co m p o n en ts   in v o lv es  p ip elin e ,   m em o r y   c ac h an d   p er ip h er als.  W h en   OS  is   lo ad ed   o v er   th p r o ce s s o r ,   th e   p er f o r m an ce   o f   th p r o ce s s o r   is   ac h iev ed   eith er   with   th co u n ter s   in   h ar d war o r /an d   s o f twar e   o r   b o th .   T h e   h ar d war co u n ter s   wh ich   m ak o f   p h y s ical  co u n ter s   as  th p er ip h er als   o f   th p r o ce s s o r   an d   is   lo ad ed   with   th m ea s u r em en co u n ter   v alu es  f o r   th e x ec u tio n   p r o ce s s   m ad o f   f o r   a n y   ap p licatio n   o r   f o r   a n   o p er atin g   s y s tem   [1 ] - [ 3 ] .   T h ev en t   o cc u r r en ce   ass o ciate d   with   th p er f o r m an ce   m e asu r em en an d   m o d if ied   c o d e   ex ec u tio n   ar p er f o r m e d   t h r o u g h   s o f twa r co u n ter s .   I n   s o f twar c o u n t er s   th e v en ta k es  an   a d d itio n al  in s tr u ctio n   cy cle  to   co u n th ev en t.  W h er ea s   th co u n ter s   in   h ar d war a r n o n - in t r u s iv o n   th in s tr u cti o n   ex ec u tio n   c y cles  p r o v id i n g   ad v an tag e   f o r   th p er f o r m a n ce   o f   th s y s tem .   T h b ig g est  d is ad v an tag is   th n u m b er   o f   h a r d war co u n ter s   ar li m ited   as  co m p ar ed   to   s o f twar co u n ter s .   Har d war co u n ter s   ar u tili ze d   an d   f o cu s ed   to   f in e - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   2 J u ly   2 0 2 1 :   137     1 4 8   138   tu n in g   eith er   th o p er atin g   s y s tem   o r   th ex ec u tin g   p r o ce s s   in   th p r o ce s s o r   p er f o r m an ce   id en tifie d   b o ttlen ec k s .   W h er ea s   th s o f twar co u n ter s   ar u tili ze d   a n d   f o c u s ed   eith er   f o r   MI PS 3 2   g en er al - p u r p o s p er f o r m an ce   m ea s u r e m en t o r   f o r   m ea s u r e   b o ttlen ec k   s p ec if ically   o f   th M I PS 3 2   b ased   o n   OS.    T h is   m ea s u r em en is   ess en tial   f o r   m a p p in g   th b e h av io r   a n d   ef f icien cy   n o o n ly   o f   th u n d er ly in g   p r o ce s s o r   ar ch itectu r e   an d   it s   ass o ciate d   s u b s y s tem s ,   b u it  i s   also   to   m ea s u r th p er f o r m an ce   o f   th v ar io u s   p r o ce s s es  ex ec u tin g   o n   th a r c h itectu r as  well.   T h e   ev o lv ed   u n d e r s tan d in g   aid s   to   m o n ito r   th p e r f o r m an ce s ,   o p tim ize  th co d e,   tu n e   th c o d p ar a m eter s ,   an d   c o d c o n s tr u cts,   m o d el  an d   b en c h m a r k   th s y s tem   th at  co m p r is o f   th a r ch itectu r e,   its   s u b s y s tem s ,   an d   th ex ec u tin g   p r o ce s s es;  b it  th OS  o r   th ap p licatio n s   u s in g   th OS.  Of   in te r est  is   th s o f twar co u n ter s   as  it  p r o v id es  th f le x ib ilit y   to   d e f in th m ea s u r em e n fra m ewo r k .   T h ca ch an d   T L B   f o r m   an   i m p o r tan m ea s u r em e n as  it  d eter m in es   th ef f icien cy   o f   th e   p r o ce s s o r   in   th co n tex o f   th p e r f o r m an ce   f r am ewo r k .   T h m ea s u r em en f r am ewo r k   ad d r ess ed   i n   th is   p ap er   is   to   m ea s u r th L 1   ca ch an d   T L B   ac tiv itie s   o n   MI P S3 2   ar ch itectu r im p lem en ta tio n .   T h MI PS 3 2   ar ch itectu r im p lem en tatio n   d o es  n o h av h ar d war e - b ased   co u n ter s h en ce ,   s o f twar e - b ased   co u n ter s   h av e   b ee n   im p le m en ted .   T h e   OS  m an ag es  th e   L 1   ca c h a n d   T L B   o n   th e   MI PS 3 2   im p lem en tatio n h e n ce ,   th e   s o f twar co u n t er s   p lay   an   im p o r tan r o le  in   m ea s u r i n g   th e   p er f o r m a n ce   o f   th p r o ce s s o r .   T h OS  h as  b ee n   in s tr u m en ted   with   s o f twar c o u n ter s   to   g et  d ata  o n   th ev en ts   ass o ciate d   with   th L 1   c ac h an d   T L B .   T h e   d ata  g en er ate d   b y   th e   s o f twar co u n ter s   f o r   L 1   ca c h an d   T L B   e v en ts   is   p r o v i d ed   in   th ASC I I   f o r m at  to   en ab le  ea s o f   a n aly s is .   s et  o f   th u s   g e n er ated   e v en d ata   o v er   p e r io d   h as  b ee n   u tili ze d   f o r   g e n er atin g   th h is to g r am   f o r   v alid atio n   p u r p o s es.   So f twar co u n ter s   ar ad d itio n al  co d ad d e d   in to   th OS;  h en ce ,   ce r tain   am o u n o f   p e r f o r m a n ce   d r o p   is   ex p ec ted   wh e n   co m p a r ed   to   an   im p lem en tatio n   o f   th e   OS w ith o u t so f twar co u n ter s .   T h f o cu s   o f   th is   p er f o r m an ce   m ea s u r em e n will  b to   g en er ate  as  m u ch   as  d ata  p o s s ib le  at  th f ir s in s t an ce ,   th en   th r o u g h   an aly s is   o f   th g en er ated   d at th in s tr u m en tatio n   ca n   b e   r ed u ce d   to   m o v th OS  cl o s er   to   th d esire d   p er f o r m an ce   lev el.   I ter ativ an aly s is   o f   th g en er ate d   d ata  an d   f u r th er   tu n i n g   o f   th OS w ill th en   b ess en tial.   T h ch allen g o f f e r ed   b y   th MI PS 3 2   ar ch itectu r im p le m e n tatio n   h as  b ee n   th av ailab ili ty   o f   f r ee   s p ac o n   th e   f lash   m e m o r y .   T h e   co d t h u s   in s tr u m e n ted   n ec ess itate s   h av in g   s m all  f o o tp r in t;  h en ce ,   f lash   m em o r y   s p ac s av in g   tech n iq u es  was  f o r m u lated .   T h OS  s o u r ce   co d p r o v id ed   b y   th im p lem en ter   o f   th e   MI PS 3 2   ar ch itectu r h as  s tr ip p ed   a   g e n er al  OS   s u itab le  f o r   im p lem en tatio n   o n   an   em b e d d ed   s y s tem h en ce ,   co m p atib ilit y   with   u s er   lo ad a b le  m o d u les,  f ile   s y s tem   wr itin g ,   d o cu m en tatio n ,   d ata   ex tr a ctio n   th r o u g h   FTP,   an d   co m m an d   lin p ar am eter s   p r o ce s s in g   ar e   r estric ted .   T h ese  ch allen g es  h a v b ee n   a d d r ess ed   to   d esig n ,   d ev elo p ,   an d   v alid ate  an   o n lin L 1   ca ch a n d   T L B   p e r f o r m a n ce   m ea s u r in g   s y s tem   f o r   th e   MI PS 3 2   ar ch itectu r im p lem e n tatio n .       2.   P RO CE SS O P E RF O RM A NCE M E A SUR E M E N T   T h s tu d y   o f   th e   p r o ject  wh ich   is   d ev elo p in g   t h co n c ep wo u ld   b d e v elo p in g   th co n tex t   ass o ciate d   with   th MI PS 3 2   p r o ce s s o r   ar ch itectu r e   alo n g   its   o r g a n izatio n   i n clu d es  p r o ce s s o r   p i p elin e,   m em o r ies  an d   d if f er e n lev el  o f   ca ch es,  p er f o r m an ce   m ea s u r em en m atr ices,  d ata  in p u o u tp u m eth o d s   f r o m   th p r o ce s s o r   im p lem en tatio n   b o ar d   a n d   h o th s etu p   o f   th d ev elo p m en t sy s tem .     2 . 1   M I P S3 2   a rc hite ct ure  pip eline  a nd   ca che    T h ar ch itectu r o f   MI PS 3 2   p r o ce s s o r   is   R I SC   p r o ce s s o r   b ased   an d   th ey   a r eith er   ty p es  in   3 2 -   o r   64 - b it  a d d r ess in g   m o d e   [ 4 ,   5 ] .   T h e   s p ee d   o f   th p r o ce s s o r   d ep e n d s   o n   t h p i p elin an d   ca ch es.  D u t o   p ip elin e   an d   ca ch es  ad v a n ce m en t,   th er ar wid ap p licatio n s   in   wo r k s tatio n s   to   co m p lex   em b ed d e d   s y s tem s .   T h m ec h an is m   o f   th p ip elin d ea ls   with   th d iv is io n   o f   th wo r k lo ad   ( in s tr u ctio n s   an d   d ata)   in to   an   o r d er ed   s eq u en ce   p r o v id in g   to   en ab le  f aster   tu r n ar o u n d   tim f o r   e x e cu tio n   o f   th wo r k lo ad   with o u an d   in ter lo ck in g   o f   th p ip elin e   an d   s tall w ith in   th p r o ce s s o r   p ip elin e.   Pip elin o f   MI PS 3 2   p r o ce s s o r   is   s h o wn   in   Fig u r 1   an d   it c o n s is ts   o f   f iv s tag es o f   p ip elin e.     ca ch h elp s   to   ac ce s s   th in s tr u ctio n s   an d   d ata   tr an s f er   f aster   to   th b etwe en   th m em o r y   a n d   p r o ce s s o r .   T h e   i n s tr u ctio n s   ar r esid in g   in   t h in s tr u ctio n   m em o r y   an d   th e   d ata  is   r esid in g   in   t h d ata   m em o r y   [4 ] - [ 6 ] .   T h e   C PU  r eq u est  th d ata  an d   th e   ca ch p r o v id it  if   it  is   av ailab le  i n   ca ch e   b lo c k .   I f   th e   d ata  is   n o t   av ailab le  in   t h ca c h e,   th e n   th ca ch is   r ef r esh ed   an d   in v alid ated   th e   s et  o f   d ata.   T h is   in v alid atin g   will  f o r ce   th ca ch to   u p d ate  th d ata  r e q u ir ed   f o r   th p r o ce s s o r   f r o m   th m ain   m e m o r y   th r o u g h   th T L B   walk   m ak in g   it  wr ite  b ac k .   As  s h o wn   in   th Fig u r 1   th r ep r esen tatio n   o f   in s tr u ctio n   ca ch is   I ca ch an d   th d ata  ca ch is   Dca ch e.   B o th   th e   ca ch es  ar e   s ep ar ated   as  p er   Har war d   a r ch itectu r o f   th e   co m p u te r   d esig n   p r i n cip le  t o   p r o v id e   b etter   p er f o r m an ce   f o r   in s tr u ctio n s   an d   d ata  ex ec u tio n s   o n   th C PU  av o id in g   t h s tar v atio n   o f   th e   C PU [ 4 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       P r o ce s s o r   p erfo r ma n ce   metric s   a n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   fo r   MIP S   u s in g   a n     ( V a r u n a   E s w e r)   139       Fig u r 1 .   MI PS   5   s tag p ip elin [ 4 ]           2 . 2 .     P er f o r m a nce  m e a s urem ent     Per f o r m an ce   o f   t h p r o ce s s o r   d ep en d s   o n   g ath er in g   ev e n ts   d ata,   o cc u r r in g   d ata  m o v em en in   th e   p r o ce s s o r   an d   s tate   tr an s itio n s .   T h ex ec u tio n   o f   th in s tr u ctio n s   d ep en d s   o n   th ev en t   o f   d ata  m o v em en t .   H en ce ,   w h en   th C PU  p u th e   r eq u est  o n   t h ca ch e,   th r e s p o n s es  o f   th ca c h an d   T L B   o n   th d ata  tak es  h ig h er   p r io r ity   as  co m p a r ed   w ith   th o th er   o p er atio n s   r eq u e s ted   b y   th C PU.  T h p er f o r m an ce   m ea s u r em en t   is   ac h iev ed   u s in g   h ar d war e   co u n ter s   o r   s o f twar e - b ased   c o u n ter s .   As  s h o wn   in   th Fig u r 2   is   h it - m is s   o f   th e   s o f twar co u n ter   [ 6 ] .   T h e   m e tr ics  class if icatio n   is   d iv id ed   in to   two - ca teg o r ies  o f   b ase  a n d   d er iv ed .   I n   b ase  m etr ics co n s is ts   o f   th d ir ec t o r   r aw  co u n tin g   o f   th m o n ito r e d   ev en ts ,   i n   b ase  o f   th d er iv e d   m etr ics ar th o s e   ar r iv ed   at   with   th e   co m b i n a tio n   o f   two   o r   m o r e   m etr ics  o f   eith er   ca teg o r y   s u ch   as  b ase  ca teg o r y   o r   d er iv e d   ca teg o r y   o r   b o th   c o m b in atio n   o f   b ase  an d   d e r iv ed   ca te g o r y .     T h g en er atio n   o f   d ata  b y   th s o f twar f o r   th m ea s u r em e n t   o f   b y   th co u n ter s   is   eith er   b ar ch iv ed   f o r   lo n g   o r   s h o r t - ter m   d u r atio n .   T h d ata  an aly s is   o f   th q u an tu m   d ata  is   o b tain ed   f r o m   th ex ten o f   d ata  ar ch iv al.   T h b eg i n   o f   th ex p er im en co n s is ts   o f   m o d if ie d   s o u r ce   co d an aly s is   f o r   m etr ic  co llectio n   f o r   p er f o r m an ce   m ea s u r em e n o f   co u n ter   m ad in   h a r d war o r   s o f twar e.   T h p er f o r m an ce   m ea s u r em en t   f r am ewo r k   is   d esig n e d   to   p er f o r m   m et r ic  d ata   o f   h ig h   am o u n v ar ied   lo ad   o n   th e   p r o ce s s o r .   T h e   m etr ic  d ata  an aly s is   o f   d ata  p r o v i d es  an a ly s is   with   d ir ec tio n   o f   f u r th e r   co d in s tr u m en tatio n   o r   r ed u ctio n   in   th e   co d e   in s tr u m en tatio n   f o r   ar r iv i n g   a   m ea s u r em en t   f r am ew o r k .   T h in s tr u m en tatio n   o f   co d e,   m e tr ic  d ata  c o llectio n   an d   th an aly s is   p r o ce s s   is   iter ativ as  s h o wn   in   F ig u r 3 ,   u n til  th f r o ze n in g   o f   th f r am ewo r k   f o r   p er f o r m an ce   m ea s u r e m en t.           Fig u r 2 I m p lem en tatio n   o f   s o f twar co u n ter   [ 6 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   2 J u ly   2 0 2 1 :   137     1 4 8   140       Fig u r 3 Per f o r m an c m ea s u r em en t f lo ch a r t [ 6 ]         2 . 3 .     Dev el o pm ent   a nd   s y s t em   s et up     An   im p lem en tatio n   o f   th e   3 2 - b it  MI PS   p r o ce s s o r B R OADCOM  B C M5 3 5 4 is   av ail ab le  in   t h NE T GE AR   O SP   r o u ter   W G R 6 1 4   s er ies  [ 7 ] .   T h av ailab le  OOS  s u p p o r tin g   th B C M5 3 5 4   MI PS   p r o ce s s o r s   ar th f lav o u r s   o f   B SD  [ 6 - 1 0 ]   an d   L in u x   th at  p er m it  th m o d if icatio n   o f   th s o u r ce   co d f o r   in co r p o r atin g   th d ef in ed   s o f twar co u n ter s   f o r   th MI PS   p r o ce s s o r .   T h s o u r ce   co d co m p ilatio n   p r o ce s s   is   g en er ally   ca teg o r ized   as  a r ch itectu r i n d ep en d e n an d   d e p en d e n t .   T h ar ch itectu r e   in d ep e n d en t   is   co m m o n   ac r o s s   all   p latf o r m s   s u p p o r ted   b y   th O OS,  wh ile  th v en d o r   o f   th p r o ce s s o r   p r o v id es  th d ep en d en t   s ec tio n   o f   t h e   s o u r ce   co d e.   T h e   d ev elo p m e n s y s tem   b ein g   x 8 6   b ased ,   r eq u ir es  th e   u s ag e   o f   OOS  cr o s s - co m p iler   f o r   g en er atin g   th m o d if ied   k er n e f o r   th MI PS   p r o ce s s o r ,   an d   th ese  to o ls   ar av ailab le  o n   th in ter n et  th at  ar e   s p ec if ic  to   th ch o s en   OOS.   T h cr o s s - co m p iler co m m o n ly   r ef er r ed   to   as  th to o lch ain   [ 1 1 ] [ 1 2 ]   is   p r o v i d ed   b y   th e   v e n d o r   th at   is   s p ec if ic   to   th e   p r o ce s s o r   im p lem en ta tio n .   T h en v ir o n m en f o r   s o u r ce   co d a n d   to o ch ain   b u ild   wo u ld   n ec ess itate  d is k   s p ac o f   ab o u th r e e - h u n d r ed   an d   f if ty   m e g ab y t es;  h en ce ,   th b u ild   en v ir o n m en s h o u ld   b s etu p   in   a   lo ca tio n   with   a d eq u ate   d is k   s p ac e.   T h k er n el   v er s io n   o f   th e   o p e r atin g   s y s tem   will   n o t h av an y   d ir ec t b ea r in g   o n   th to o l c h ain ,   an d   th r esu ltin g   s o u r ce   co d b u i ld .   Nev er th eless ,   it   is   p r ef er ab le  to   h av th e   d ev el o p m en t sy s tem   OS p atch ed   to   th h ig h est p o s s ib le  lev el.     T h d e v elo p m e n s y s tem   c o n f ig u r atio n   will  b e   as  p er   th e   s p ec if icatio n   m an d ated   b y   th e   c h o s en   OS,  an d   it  i s   es s en tial  to   en s u r n etwo r k   co n n ec tiv ity   is   av ailab le  f o r   tr an s f er r in g   th f ir m w ar im ag f r o m   th e   d ev elo p m e n s y s tem   to   th at  o f   th ch o s en   h ar d war o f   MI PS 3 2   im p lem en tatio n .   T h p r o to co ls   th at  will  b e   u tili ze d   d u r in g   d ata  tr a n s f er   ca n   b with   eith er   T C P   o r   T FTP.       3.   RE Q UIR E M E N T   ANA L Y S I S F O P E RF O R M ANC E   M E A SUR E M E N T     Har d war o f   MI PS 3 2   im p lem en tatio n .   T h p r o to c o ls   th at  w ill  b u tili ze d   d u r in g   d ata  tr a n s f er   ca n   b e   with   eith er   T C P o r   T FTP.     3 . 1   Requirem ent   s pecif ica t i o   T h f o llo win g   f u n ctio n al  r e q u ir em en t s   ar e:     ASC I I   f o r m at  to   b u s ed   f o r   d ata  co llectio n   an d   ac ce s s ib le  f o r   d ata  co r r elatio n   a n d   its   ap p l icatio n s .     T h e/p r o f ile  s y s tem   in   th f il C PU  in f o   will sh o th v alu es o f   th co u n ter     T y p es o f   p er f o r m an ce   m ea s u r em en t is p r ef er r e d   in   th e   h it - m is s - r ef r esh   cy cle  r elate d   to   th e:   Dca ch e I c a ch e S ca ch e TL B       All o p er atio n s   d ef in e d   f o r   th ca ch e,   an d   th T L B   ar to   b c o v er ed     T h u s o f   s ep ar ate  v a r iab le  co u n ter s   to   b u s ed   t o   co u n th o v er f lo ws  f o r   ea c h   m etr ic  will  b ess en tial     Data   s tr u ctu r o f   t h p e r f o r m a n ce   m ea s u r em e n to   b e   p lace d   in   th e   ar c h itectu r s p ec if ic   /in clu d e/a s m - mip s   d ir ec to r y     Me tr ic  u p d ate  r o u tin es  o f   th p er f o r m an ce   m ea s u r e m en to   b p lace d   in   th ar ch itectu r e   …/a r ch /mip s /kern el   d ir ec to r y     T h s o u r ce   c o d m o d if icatio n   s h o u ld   en s u r e   m in im al  ch a n g e   in   th f ir m war e   f o o tp r in t size     I t is n ec ess ar y   to   p r o v id th a b ilit y   to   co m p ile  th e   k er n el  with o u t th m etr ic  co llectio n       E f f icien cy   o f   th i n tr o d u ce d   c o d is   n o th e   g o al  as  th e   f o c u s   is   to   g et  as  m u ch   as   d ata  f r o m   th e   ca ch an d   T L B   m an ag e m en t r o u tin e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       P r o ce s s o r   p erfo r ma n ce   metric s   a n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   fo r   MIP S   u s in g   a n     ( V a r u n a   E s w e r)   141   3 . 2 .     Sy s t e m   a na ly s is     I n   ca c h e   eith er   wr ite - b ac k   o r / an d   in v alid ate  a r th e   m ajo r   o p er atio n s .   W h en   th e   C PU  h as  u p d ated   ca ch wr ite - b ac k   o p er atio n   ar p er f o r m ed .   H en ce ,   r e q u ir e d   an d   th c o r r esp o n d in g   m em o r y   u p d ate   will  tak e   p lace .   T o   ac ce s s   f r esh   s et  o f   d ata   f r o m   th e   m em o r y   an   in v alid ate  o p er atio n   is   p er f o r m ed .   T h wr ite - b ac k   an d   in v alid ate  o p er atio n s   ar ap p lied   f o r   th I ca ch e,   Dca ch an d   Scac h lin es.  I is   n ec ess ar y   to   ca ch in itializatio n   is   f ir s d o n o n   th I ca ch e,   f o llo wed   b y   th e   Dca ch e.   T h B C M5 3 5 4   p r o ce s s o r   s o u r ce   co d e   an aly zin g   o f   th ca c h o p er atio n s   ar as d ef in e d   b y   [ 3 ]   ar e:   # d efin I n d ex _ I _ I n v a lid a te_ I n s   0 x0 0   # d efin I n d ex _ I _ Wr iteb a ck _ I n v_ Da ta   0 x0 1   # d efin I n d ex _ I _ Wr iteb a ck _ I n v_ S Da ta   0 x 0 3   # d efin Hit_ I _ I n va lid a te_ I n s   0 x1 0   # d efin Hit_ I _ I n va lid a te_ Da t a   0 x1 1   # d efin Hit_ I _ I n va lid a te_ S Da ta   0 x1 3   # d efin Hit_ W_ Wr iteb a ck _ I n v _ Da ta   0 x1 5   # d efin Hit_ W_ Wr iteb a ck _ I n v _ S Da ta   0 x 1 7   # d efin Hit_ W_ Wr iteb a ck _ I n s   0 x1 8   # d efin Hit_ W_ Wr iteb a ck _ Da ta   0 x1 9   # d efin Hit_ W_ Wr iteb a ck _ S D a ta   0 x1 b     3 . 2 .     Sy s t e m   des ig   T h ca ch e   o p er atio n s   lis ted   [ 3 ]   ar e   u tili ze d   b y   m u ltip le   r o u tin es  o n   th e   ca ch es  to   eith er   f lu s h   th e   lin es  o r   th e   KSeg 0 So ,   it  is   n ec ess ar y   to   tr ac e   an d   f in d   th e   f u n ctio n   u s ed   to   d ef i n ed   ca c h o p er atio n s   u s i n g   u n iq u m etr ics.  T h lis o f   tr ac ed   m etr ics  is   p er s p ec tiv o f   g en er atin g   th co m p lete  v iew  o f   th ca ch e   o p er atio n s   o f   t h MI PS 3 2   p r o ce s s o r .   T h s o u r ce   co d an aly zin g [ 3 ] [ 13 ] - [ 1 9 ] f o r   th an aly ze d   an d   th e   d ef in ed   f u n ctio n   ca lls   f o r   th p er f o r m an ce   m ea s u r em e n o f   th ca ch es;  co n s is ts   o f   I ,   an d   S;  alo n g   with   th T L B   o p er atio n s   o f   th MI PS 3 2   d esig n   an d   im p lem e n tatio n   is   ca teg o r ized   in   th T ab le  1 .   T h v is u alize d   o f   th ca ch o p er atio n s   f r o m   T ab le  1 ,   th o p er atio n s   ca n   b r e p ea ted   o n   th e   lin es o r   th wa y s   o r   o n   KSeg 0 .   T h b ase  m etr ic  with   t h h el p   o f   r o ll  o v er   c o u n ter   h elp s   to   an aly s es   an d   tr ac k   th e   m etr i d ata  o v er   s u itab le  ex ten d ed   p er io d   as  p er   th e   d esig n   an d   an aly ze d   r e q u ir em en t.   T h e   p r o ce s s o r   will  ca u s r o llo v e r   o f   th m etr ic  f o r   h ig h - r ate  ac ti v ity .   T h m etr ics  ch o ice  o f   th d ata  ty p is   b ase  an d   th r o l o v er   wh ich   ar o f   th ty p o f   u n s ig n ed   in t.  T h b ase  an d   th r o llo v er   m etr ics  d ata  ty p will  n ec ess itate  ch an g to   an   u n s ig n ed   lo n g   ty p o f   d ata  if   it  is   n ec es s ar y   b y   th d ec is io n   b ased   o n   th p r o ce s s o r   ac tiv ity .   T h d ata  s tr u ctu r o f   th d esig n ed   m etr ics will th u s   co n s is t o f   th b ased   m etr ics an d   t h r o ll o v er   co u n ter s .       Tab le 1 .   M a p p in g   o f   fu n c ti o n   c a ll ,   o p e ra ti o n ,   a n d   m e tri c   M e t r i c   t o   b e   U p d a t e d   Li st e d   F u n c t i o n   N a m e   a n d   C a c h e   O p e r a t i o n   i _ i _ w a y   f l u s h _ i _ i c a c h e _ i _ l i n e _ i _ i n d e x e d ,   I n d e x _ I _ I n v a l i d a t e _ I _ I   o n   w a y s   i _ i _ u n r o l l _ i _ k se g 0   b l a st _ i _ i c a c h e ,   I n d e x _ I _ I n v a l i d a t e _ I   a n d   c a c h e   u n r o l l   o f   k s e g 0   i _ i _ u n r o l l _ i _ w a y   b l a st _ i _ i c a c h e _ i _ p a g e _ i _ i n d e x e d ,   I n d e x _ I _ I n v a l i d a t e _ I _ I   a n d   c a c h e   u n r o l l   o n   w a y s   i _ i _ l i n e _ i _ f l u s h   f l u s h _ i _ i c a c h e _ i _ l i n e ,   H i t _ I _ I n v a l i d a t e _ I   o f   l i n e   i _ i _ p l i n e _ i _ f l u sh   p r o t e c t e d _ i _ f l u sh _ i _ i c a c h e _ i _ l i n e ,   H i t _ I _ I n v a l i d a t e _ I _ I   o f   l i n e   i _ i _ u n r o l l _ i _ p a g e   b l a st _ i _ i c a c h e _ i _ p a g e ,   H i t _ I _ I n v a l i d a t e _ I _ I   a n d   c a c h e   u n r o l l   o n   p a g e   i _ i _ d _ w a y   f l u s h _ i _ d c a c h e _ i _ l i n e _ i _ i n d e x e d ,   I n d e x _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ D   o n   w a y s   i _ i _ d _ u n r o l l _ w a y   b l a st _ i _ d c a c h e _ i _ p a g e _ i _ i n d e x e d ,   I n d e x _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ D   a n d   c a c h e   u n r o l l   o f   w a y s   i _ d _ u n r o l l _ k se g 0   b l a st _ i _ d c a c h e ,   I n d e x _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ D   a n d   c a c h e   u n r o l l   o f   k s e g 0   i _ d _ l i n e _ f l u s h   f l u s h _ i _ d c a c h e _ i _ l i n e ,   H i t _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ D   o n   l i n e   i _ d _ u n r o l l _ p a g e   b l a st _ i _ d c a c h e _ i _ p a g e ,   H i t _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ D   a n d   c a c h e   u n r o l l   o n   p a g e   i _ d _ i n v l d _ l n   I n v a l i d a t e _ I _ d c a c h e _ I _ l i n e ,   H i t _ I _ I n v a l i d a t e _ I _ D   o n   l i n e   i _ d _ w r i t e b a c k   p r o t e c t e d _ i _ w r i t e b a c k _ i _ d c a c h e _ i _ l i n e ,   H i t _ i _ W r i t e b a c k _ i _ D   o n   l i n e   i _ s _ w a y   f l u s h _ i _ sca c h e _ i _ l i n e _ i _ i n d e x e d ,   I n d e x _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ S D   o n   w a y s   i _ s _ u n r o l l _ i _ p g _ i _ w a y s   b l a st _ i _ sc a c h e _ i _ p a g e _ i _ i n d e x e d ,   I n d e x _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ S D   a n d   c a c h e   u n r o l l   o n   p a g e   a n d   w a y s   i _ s _ u n r o l l _ i _ k s e g 0   b l a st _ i _ sc a c h e ,   I n d e x _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ S D   a n d   c a c h e   u n r o l l   o n   k s e g 0   i _ s _ i n v l d _ i _ l n   I n v a l i d a t e _ I _ sca c h e _ I _ l i n e ,   H i t _ I _ I n v a l i d a t e _ I _ S D   i _ s _ l i n e _ i _ f l u sh   f l u s h _ i _ sca c h e _ i _ l i n e ,   H i t _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ S D   o n   l i n e   i _ s _ u n r o l l _ i _ p a g e   b l a st _ i _ sc a c h e _ i _ p a g e ,   H i t _ I _ W r i t e b a c k _ I _ I n v _ I _ S D   a n d   c a c h e   u n r o l l   o n   p a g e   i _ i _ f i l l   F i l l _ t _ i c a c h e _ t _ l i n e ,   F i l l _ t _ I c a c h e _ t _ l i n e   t _ t l b _ t _ l f l u s h _ t _ a l l   Lo c a l _ t _ f l u s h _ t _ t l b _ t _ a l l   t _ t l b _ t _ l f l u s h _ t _ mm   Lo c a l _ t _ f l u s h _ t _ t l b _ t _ mm   t _ t l b _ t _ l f l u s h _ t _ r n g   Lo c a l _ t _ f l u s h _ t _ t l b _ t _ r a n g e   t _ t l b _ t _ u p d t _ t _ mm u   U p d a t e _ t _ m mu _ t _ c a c h e   t _ t l b _ t _ l f l u s h _ t _ p g   Lo c a l _ t _ f l u s h _ t _ t l b _ t _ p a g e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   2 J u ly   2 0 2 1 :   137     1 4 8   142   B ased   o n   th e   d ef in e d   ca c h o p er atio n s   t h m etr ic   u p d ate   is   o r g a n ized   [3 ] [ 20 ] - [ 3 0 ]   h en ce ,   t h m etr ic  co m p u tatio n   b a s ed   o n   th s tatem en t   o f   s witch   o p er a tio n s .   T h r o u tin es  to   b u p d a ted   th m etr ics  ar e   d ef in ed   as:   vo id   u p d a te_ i_ c a ch e_ i _ metric ( in t ty p e_ i,  in t c m _ i_ o p s ) ;   vo id   u p d a te_ i_ tlb _ i_ metric ( in t tlb _ i_ fn ) ;     T h o p er atio n   f o r   th ca c h cm_ i_ o p s   p ar am eter s ,   wh ile  typ e   in d icate s   th ca ch o p er ati o n   o n   eith er   th lin e,   o r   th way ,   o r   t h Kseg 0   in   th e   u p d a te_ i_ c a ch e_ i _ metrics   f u n ctio n s .   T h o p e r atio n   o n   th T L B   with   th p ar a m eter   tlb _ i_ fn .   T h e   p ar am eter s   typ e   a n d   tlb _ i_ fn   ar ar r iv e d   a n d   d ef in e d   with   u n iq u e   v alu e   in   th e   f ile  . . . /in c/a s m/ca ch e_ p erf_ mi p s 3 2 . h ,   a n d   is   in d icate d   as f o ll o ws:   # d efin u n r o ll_ i_ 0 xe 0   /*   ca c h e_ u n r o ll * /   # d efin lin e_ i_ c   0 xe 1   / *   ca ch e _ lin * /   # d efin kseg 0 _ i _ 0 xe 2   /*   kse g 0 _ a d d r ess   * /   # d efin w a ys_ i_ 0 xe 3   /*   mip _ ca ch e_ w a ys * /   # d efin p a g e_ i_ c   0 xe 4   / *   ca ch e_   p a g * /   # d efin p lin e _ i_ 0 xe 5   /*   p r o t ec ted _ ca ch e _ lin * /   # d efin F ill_ I _ I ca ch e _ I _ lin 0 xe 6   /*   fill _ ica ch e_ lin e   * /   # d efin lf_ t_ tlb _ t _ a ll 0 xf0   / *   l o ca l_ tlb _   flu s h _ a ll * /   # d efin lf_ t_ tlb _ t _ mm  0 xf1   /*   lo ca l_ flu s h _ tlb _ mm_ s tr u ct  * /   # d efin lf_ t_ tl b _ t _ r n g   0 xf2   /*   l o ca l_   flu s h _ tlb _ r a n g * /   # d efin lf_ t_ tlb _ t _ p g   0 xf3   /*   l o ca l_ flu s h _ tlb _ p a g e   * /   # d efin u p _ t_ tlb _ t _ mmu   0 xf4   / *   u p d a te_   tlb _ mmu   * /     As s h o wn   in   T ab le  1   t h m etr i is   u p d ated   with ,   h m eth o d   o f   th f u n ctio n   ca ll   Up d a te_ i_ c a ch e_ i_ metric ( lin e_ i_ c,   Hit_ I _ I n va lid a te_ I _ I ) ;   Up d a te_ t_ tlb _ t_ metric ( lf_ t_ tlb _ t_ mm) ;   Fo r   th f u r th er   a n aly s is ,   th m atr ic  d ata  will  b av ail ab le  in   th OS  p r o v id ed   i n   th f ile  /p r o c/cp u in fo ,   in d iv id u ally   ca teg o r ized   f o r   d ata  a n d   in s tr u c tio n   ca ch es   as  Dca c h e,   I ca c h e ,   Scac h a n d   T L B .   B ased   o n   th r e q u ir em e n o f   th p r o ce s s o r   p er f o r m a n ce   an aly s is   th m etr ic  d ata  ca n   b r ea d   f r o m   th e   /p r o c/cp u in fo   f ile,   with   ea ch   r ea d   p r o v i d in g   th cu r r en t d ata  o f   th m etr ics.  T h d ata  f o r m a t is in d icate d   in   th e   p ath   /p r o c/cp u in f o ,   with   m etr i d is p lay   s eq u en ce   as in d icate d   in   T ab le  2 :   d ca ch e_ i _   metrics : (   0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 )   ica ch e_ i_   metrics :   (   0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 )   s ca ch e_ i_ metrics :   (   0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 )   tlb _ t_ metrics :   (   0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 )       Tab le 2 .   In / p ro c /cp u in f o   m e tri c   d i sp lay   se q u e n c e   C a c h e   t y p e   M e t r i c   S e q u e n c e   d c a c h e _ i _ me t r i c s   i _ d _ w a y ,   i _ d _ w a y _ r o l l ,   I _ d _ i n v l d _ I _ l n ,   I _ d _ I _ i n v l n _ I _ r o l l _ i _ d _ w r i t e b a c k ,       i _ d _ w b _ i _ r o l l ,   i _ d _ b l a st ,   i _ d _ b l a s t _ i _ r o l l ,   i _ d _ u n r o l l _ i _ k se g 0 ,   i _ d _ u k se g _ i _ r o l l ,     i _ d _ i _ u n r o l l _ i _ w a y ,   i _ d _ i _ u w _ i _ r o l l ,   i _ d _ i _ l i n e _ i _ f l u s h ,   i _ d _ i _ l f _ i _ r o l l ,     i _ d _ i _ u n r o l l _ i _ p a g e ,   i _ d _ i _ u p _ i _ r o l l   i c a c h e _ i _ me t r i c s   i _ i _ w a y ,   i _ i _ w a y _ i _ r o l l ,   i _ i _ b l a st ,   i _ i _ b l a s t _ i _ r o l l ,   i _ i _ u n r o l l _ i _ w a y ,   i _ i _ u w _ i _ r o l l ,   i _ i _ u n r o l l _ i _ k s e g 0 ,   i _ i _ u k se g _ i _ r o l l ,   i _ i _ l i n e _ i _ f l u sh ,   i _ i _ l f _ i _ r o l l ,   i _ i _ p l i n e _ i _ f l u sh ,   i _ i _ p l f _ i _ r o l l ,   i _ i _ u n r o l l _ i _ p a g e ,   i _ i _ u p _ i _ r o l l ,   i _ i _ f i l l ,     i _ i _ f i l l _ i _ r o l l   sca c h e _ i _ m e t r i c s   s_ I _ i n v l d _ I _ l n ,   s _ I _ i n v l n _ I _ r o l l ,   s _ I _ w a y ,   s_ I _ w a y _ I _ r o l l ,   s _ I _ u n r o l l _ I _ k s e g 0 ,   s _ I _ u k se g _ I _ r o l l ,   s_ I _ u n r o l l _ I _ p g _ I _ w a y s ,   s _ I _ u p w _ I _ r o l l ,   s _ I _ l i n e _ I _ f l u s h ,   s_ i _ l f _ I _ r o l l ,   s _ I _ u n r o l l _ I _ p a g e ,   s _ I _ u p _ I _ r o l l   t l b _ t _ met r i c s   t l b _ t _ l f l u s h _ t _ a l l ,   t l b _ t _ l f a _ t _ r o l l ,   t l b _ t _ l f l u s h _ t _ mm ,   t l b _ t _ l f mm _ t _ r o l l ,   t l b _ t _ l f l u s h _ t _ r n g ,   t l b _ t _ l f l r n g _ t _ r o l l ,   t l b _ t _ l f l u s h _ t _ p g ,   t l b t _ l f p g _ t _ r o l l ,   t l b t l b _ t _ u p d t _ t mm u ,   t l b _ t _ u p mm u _ t _ r o l l       3 . 3 .     B uil din g   env iro nm ent   a nd   ha rdwa re   s et up     T h m ajo r   s ec tio n   o f   th L in u x   s o u r ce   co d is   s p litt ed   in to   m ajo r   two   s ec tio n   wh ich   ar ar ch itectu r e   d ep en d e n a n d   ar ch itectu r e   in d ep en d e n t.   T h r o u ter   u s ed   h er ar e   NE T GE AR   r o u ter   wh ich   co m es   with   th e   b u n d le  an s o u r ce   co d with   th ir d   s ec tio n   an d   s p ec if ic  to   r o u ter   s p ec if ic  b o ar d .   T h b u il d in g   p r o ce s s   o f   th e   p r o v id e d   co d i n v o lv es  co m p i lin g   th ar ch itectu r s p ec if ic  c o d e,   f o llo win g   th L in u x   s p ec if ic  co d e   an d   th e n   ar ch itectu r in d e p en d e n t,  th e   co d co m p ilin g   th r esu lts   in   th k er n el  im a g es  f o llo win g   th co m p ile  o f   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       P r o ce s s o r   p erfo r ma n ce   metric s   a n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   fo r   MIP S   u s in g   a n     ( V a r u n a   E s w e r)   143   r o u ter   b o a r d   s p ec if ic  an d   t h r esu ltin g   f ir m war im a g es  f o r   th e   NE T GE AR   W GR 6 1 4 v 9   r o u ter .   Fo r   b u ild in g   th f ir m war im a g es f o r   th e   NE T GE AR   W G R 6 1 4 v 9   r o u ter   i s   as f o llo ws:   a.   Do wn lo ad in g   a n d   in s tallin g   th lib s td c+ +. s o . 5   OS d ev elo p m en t lib r ar y .   b.   Do wn lo ad in g   th c r o s s - co m p iler   to o ch ain   T OOL S OUR C E _ 2 0 0 4 _ 0 3 _ 3 1 . t g f r o m   th p ath   ftp : //ft p . g p l - d ev ices.o r g /p u b /v en d o r s /Be lkin   [ 9 ]   an d   in s tallin g   th e   to o c h ain   i n   th e   u s er   c o m p u ter   h o m e   d ir ec to r y .   c.   C r ea tin g   s y m b o lic  lin k   /o p t/b r cm   to   th to o ch ain   d ir ec to r y   p ath   . . . . /o r g /to o ls /b r cm   th at  is   av ailab le  in   th u s er   h o m d ir ec to r y .   d.   Do wn lo ad in g   f r o m   th in t er n et  an d   in s tallin g   th u t ilit y   tr x   in   th d ir ec to r ies   o f   th p at h   /o p t/b r cm/h n d to o ls - mip s el - lin u x - 3 . 2 . 3 /b in ,   a n d   /o p t/b r cm/h n d to o ls - mip s el - u clib c - 3 . 2 . 3 / b i n .   E n s u r th e   u tili ty   tr x   h as th ex ec u te  p er m is s io n   f o r   th o w n er ,   g r o u p ,   an d   th u s er .   e.   E n s u r in g   th p ath   to   /o p t/b r c m/h n d to o ls - mip s el - lin u x - 3 . 2 . 3 /b in   an d   /o p t/ b r cm/h n d to o ls - mip s el - u clib c - 3 . 2 . 3 /b i n   d ir ec to r ies ar av aila b le  in   th s h ell  en v i r o n m e n t v ar iab le  P A TH .   f.   Do wn lo ad in g   th NE T GE AR   W GR 6 1 4 v 9   s o u r ce   co d e;   W G R 6 1 4 v 9 - V1 . 2 . 6 _ 1 8 . 0 . 1 7 W W _ s r c. tar . b z 2 . zip av ailab le   at  th in ter n et   web s ite  ftp : //d o w n lo a d s . n etg e a r . co m/files /GP L   [ 1 3 ]   an d   in s tallin g   th co d in   s u itab le  d ir ec t o r y   u n d er   th e   h o m d ir ec t o r y   o f   th u s er   co m p u ter .   g.   C lean in g   th e   ex is tin g   o b ject  f iles ,   an d   th k er n el   im ag e   v m li n u x   u n d er   th L i n u x   an d   th e   r o u ter   s ec tio n s   o f   th s o u r ce   co d e   tr ee   u s in g   t h f o llo win g s   in d icate d   s tep s :   cd   …/sr c/ro u ter   ma ke   clea n   ma ke   r o u ter - clea n   cd   . . /lin u x/lin u x   ma ke   clea n   h.   B u ild in g   th L in u x   k e r n el  i m ag f r o m   th s o u r ce   co d e   d ir ec to r y   p ath   . . . /s r c/lin u x/lin u x   u s in g   th e   f o llo win g   s tep s   f o r   g en er ati n g   th MI PS 3 2   k er n el  im ag v m lin u x :   ma ke   d ep   ma ke   i.   B u ild in g   th r o u ter   co d in   th e   d ir ec to r y   p ath   . . . /s r c/ro u ter   u s in g   th f o llo win g   s tep s :   ma ke   ma ke   in s ta ll   j.   T h r o u ter   W GR 6 1 4 v 9   f ir m war u p g r ad in g   o f   th e   im ag f ile  will  b cr e ated   in   th e   d ir ec to r y   p at h   . . . /s r c/ro u ter/ m ip s el - u clib c   in   th f ile   n am b eg in n in g   with   th WGR6 1 4 v 9   a n d   e n d in g   with   th e   ex ten s io n   ch k .   T h f ir m war f ile  n am ex a m p le  is   WGR6 1 4 v9 - 1 2 0 5 1 7 0 6 . c h k .   T h r o u ter   b o ar d   is   th e   h ar d war s tep   f o r   im p lem en tati o n   o f   MI PS 3 2   co r e   b y   B R OADCO M   p r o ce s s o r   B C M5 3 5 4   an d   is   in d icate d   in   Fig u r 4 .           F ig u re   4 .   NE TG EAR  WG R6 1 4   ro u ter  b o a rd         3 . 4 .     P s e u do - co de  im ple m ent a t io n pro ce du re     T h im p lem en tatio n   o f   th p er f o r m an ce   m etr ic  d ata  co l lectio n   u n d e r   th a r ch itectu r s p ec if ic  m em o r y   m an a g em en tr o u tin es   ar a v ailab le  in   th e   lo ca tio n s   p ath   …/sr c/lin u x/lin u x/a r ch /mip s /mm ,   an d   th …/sr c/l in u x/lin u x/in clu d e/a s m - mip s   d ir ec to r ies.  an d   th lis tin g   o f   th f u n ctio n s   ar lis ted   in   T ab le  1   a n d   is   av ailab le  in   th i n d icate d   d ir e cto r ies.  T h p s eu d o - co d is   d e v elo p ed   f o r   co llectin g   th e   p er f o r m an ce   m etr ics  is   r ep r esen ted   in   t h f o llo win g   s tep s   to   e :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   2 J u ly   2 0 2 1 :   137     1 4 8   144   a.   C allin g   th f u n ctio n   in   t h c o d f o r   th e   m etr ic  u p d ate   f r o m   t h f u n ctio n   ca lls   ass o ciate d   with   th M I PS 3 2   ca ch an d   T L B   m an ag em e n t,  alo n g   with   th d esig n ed   p ar a m eter s   o f   ca ch T L B   o p er ati o n   an d   th ty p o f   th r e q u ir ed   o p e r atio n ; e ith er   o n   th e   way s ,   o r   t h lin e,   o r   t h KSeg 0 .   b.   Up d atin g   th ass o ciate d   m etr i as d esig n ed   f o r   th f u n ctio n s   lis ted   in   T ab le  1 .   c.   I f   th m etr ic  c o u n te r   is   o v er f l o win g th en   it  m a d to   wr a p s   to   th v alu z er o   a n d   th e n   th e n   in cr em en t   o f   th co u n ter   is   p er f o r m ed   c o r r e s p o n d in g   r o llo v e r   m etr ic  c o u n ter .   d.   C ap tu r in g   an d   p r in tin g   th v alu es o f   all  th d esig n e d   m etr ics   in   th /p r o c/cp u i n fo   f ile.   e.   R ep ea tin g   th s tep s   a   th r o u g h   d   f o r   e ac h   o f   th f u n ctio n   ca ll a s   lis ted   in   T ab le  1 .     T h m eth o d   o f   im p lem en tin g   t h p s eu d o - co d is   in d icate d   b e lo w:   a.   L o ca tin g   th s ec tio n   in   th s o u r ce   co d wh ich   ar h a n d lin g   ca ch an d   T L B   f u n ctio n   ca lls   f r o m   L in u x   k er n el  an d   m em o r y   m a n ag em en r o u tin es  th at  ar a v ailab le  in   th d ir ec to r y   . . . /s r c/lin u x/lin u x//ke r n el   an d   . . . /s r c/lin u x/lin u x/mm   d ir ec to r ies.    b.   L o ca tin g   th e   s ec tio n   u n d er   th ar ch ite ctu r s p ec if ic   s o u r ce   co d wh ich   ar h an d lin g   th e   k er n el  an d   th e   m em o r y   m an a g em en t,   an d   id e n tify   th e   s ec tio n   h a n d lin g   f o r   th th ca c h an d   T L B   m a n ag em en lo ca ted   u n d er   t h d ir ec to r ies  …/sr c/lin u x/lin u x//a r ch /mip s /mm   a n d   …/sr c/lin u x/lin u x/a r ch /mip s /kern el .   T h ass o ciate d   ar ch itectu r d e p en d en d   s p ec if ic   h ea d e r   f ile  is   lo ca ted   u n d er   th d ir ec to r y   …/sr c/l in u x/lin u x/in clu d e/a s m - mip s .   Sp ec if ic  f iles   th at  will b u s ed   ar e:   c.   Def in in g   th h ea d er   f ile  lis tin g   f o r   t h d ata  s tr u ctu r in   f ile  u n d er   th e   . . . /s r c/lin u x/l in u x/in clu d e/a s m - mip s   d ir ec to r y .   As g iv e n   as e x am p le:  ca ch e_ p erf_ mip s 3 2 . h   d.   Def in in g   th r o u tin es  to   u p d a tin g   an d   d is p lay in g   th m etr i co u n ter s as  lis ted   in   Sectio n   3 . 3 in   f ile   u n d er   th e   . . . /s r c/lin u x/lin u x/a r ch /mip s /kern el   d ir ec to r y ,   e x am p le:  ca ch e _ p erf_ p r o c. c .   E n s u r th at   it  is   in itialis th m etr ics d ata  s tr u ctu r to   ze r o .   e.   Mo d if y in g   th . . . /s r c/lin u x/lin u x/a r ch /mip s /kern el/Ma ke file   to   in clu d th r esu ltin g   o b ject  f ile  g en er ated   in   s tep   d .   f.   Mo d if y in g   th ar ch itectu r s p ec if ic  lis ted   ca ch o p er atio n s lis ted   in   T ab le  1 in   th s o u r ce   co d f ile   …/sr c/l in u x/lin u x//in clu d e/a s m - mi p s /mip s 3 2 _ ca ch e. h   a n d   …/sr c/l in u x/lin u x/a r ch /mip s /mm/tlb - r 4 k. to   ca ll  th m etr ic   u p d atin g   f u n ctio n s d ef in e d   a n d   an aly s ed   in   s tep   d alo n g   with   th e   n ec ess ar y   p ar am eter s .   B ased   o n   th d esig n   r eq u ir em en ts   th p ar am eter s   ar lis ted   i n   T ab le  1   a n d   Sectio n   2 . 3 .   g.   As  p er   th d esig n   r eq u ir em t s   ca llin g   th m etr ic  d is p lay   f u n ctio n cr ea ted   in   s tep   d ;   f r o m   th f ile  …/sr c/l in u x/lin u x//a r ch /mip s /k ern el/p r o c. c   to   d is p lay in g   t h d ata  in   th /p r o c/cp u in fo   f ile.   Valid atin g   th ch an g es  o n   t h h ar d war b y   b u ild in g   th f ir m war im ag f o r   th NE T GE AR   W GR 6 1 4 v 9   r o u ter   b ased   MI P S3 2   p r o ce s s o r   im p lem en tatio n   alo n g   with   th e   ch an g es in   th s o u r ce   co d e .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h p r o ce s s o r   p er f o r m an ce   m ea s u r em en r esu lts   in v o lv e   in   u n d e r s tan d in g   th e   m etr ics  as  p er   th e   d esig n   c o n s id er atio n s   an d   m a k in g   its   in ter p r etatio n s   to   co n clu d es  th o b s er v atio n s   o f   th e   r esu lts   as s o ciatin g   with   th ese  an d   its   d ata - b ased   in ter p r etatio n s .   W ith   th h elp   o f   th ese  in ter p r etatio n s   wh er ev er   r eq u ir e d   a   s u itab le  co d m o d if icatio n   is   p er f o r m e d   an d   p er f o r m a n ce   m e asu r em en t h ad   an aly s e.       4 . 1 .     M et ric  inte rpre t a t io   Fo r   co n s id er i n g   th e x am p le   o f   th e   ca ch e   o p er atio n   I n d ex _ I _ I n va li d a te_ I _ I ,   an d   as  s ee n   in   T ab le   1   u n d er   Sectio n   2 . 3 ,   th ese  o p er atio n s   ar p er f o r m ed   o n   th e   I ca ch lin e   an d   in   I ca ch e   way s   an d   o n   th e   KSeg 0 .   T h o p er atio n   I n d ex _ I n v alid a te_ I   was  p er f o r m e d   to   g et  t h ex ac n u m b e r   o f   tim es  ab o u th m et r ics,  th m eth o d   is :     N u mb er o f I n d ex _ I _ I n v a lid a te _ I _ I   = i_ i _ w a + i_ i_ u n r o ll_ i _ kseg 0   + i_ i_ u n r o ll_ i_ w a y   ( 1 )     Similar ly ,   f o r   ea ch   d esig n   r eq u ir em en ts   b ased   d ef in e d   o p er atio n   o f   th ca ch an d   T L B ,   th e   co r r esp o n d in g   m etr ics  ar in d icate d   in   T ab le   1   a r to   b ad d ed   as  s h o wn   in   ( 1 ) .   T h c o m b in atio n   o f   m etr ics   g en er ates  d er i v ed   m etr ic ,   wh er ea s   th v alu o f   th e   in d i v id u al  m etr ics  is   p r o v id in g   t h b ase  m etr ic .   T h C o lu m n   3   o f   th T ab le  1   in d i ca tes  th b ase  m etr ics.  T h d a ta  p r o v id e d   b y   t h m etr ics  wh ich   ar o f   b ase  an d   d er iv ed   a r h elp in g   to   u tili ze d   an d   d r aw  a   h is to g r am   t r ac in g   f o r   th p r o ce s s o r   ca ch ac tiv ity   o v er   p er io d .     T h h is to g r a m s   ar p lo tted   b a s ed   o n   t h d ata   g en e r ated   b y   th m etr ic  an aly s is   to o l m et.   Fig u r 5 ,   Fig u r 6,   Fig u r 7,   an d   Fig u r e   8   wh ich   ar p lo tted   b ased   o n   th ch o s en   s et  o f   m etr ics  f o r   th Dca ch e,   I ca ch an d   th T L B .   I n   th p lo t o f   th h is to g r am   th y - ax is   in d icatin g   th n u m b er   o f   ev e n ts   an d   th x - ax is   is   th t im in   s ec o n d s .   T h co llected   d ata  f o r   th h is to g r am   h ad   e v er y   f iv s ec o n d s   o f   s am p le,   o v er   p er io d   o f   o n e   h u n d r ed   an d   ten   s ec o n d s .   T h e   co m m an d   u s ed   f o r   ex ec u tin g   th d ata  ar s im p le  co m m an d   o f   th s tan d ar d   OS  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       P r o ce s s o r   p erfo r ma n ce   metric s   a n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   fo r   MIP S   u s in g   a n     ( V a r u n a   E s w e r)   145   th at  ar t h er f o r   d is p lay in g   t h co n ten ts   o f   th e   d ir ec to r y   a n d   f iles   u n d e r   th e   /p r o c   f ile  s y s tem ,   etc.   T o   g et  a   b etter   ex am p le  p er s p ec tiv o f   th ef f ec o f   th co m m an d s ,   co n s id er   an   e x am p le  o f   th co m m an d ca t   /p r o c/cp u in fo .   T h ex ec u tio n   o f   th co m m an d   h as th f o llo win g   i n d icativ s tep s :   a.   T h s h ell  s p awn in g   n ew  p r o ce s s   b y   cr ea tin g   p r o ce s s   tab le  en tr y   in   th p r o g r am   a n d   co p ies  th f ile  d escr ip to r s .   T h p r o ce s s   ass o ciatio n   with   th ca t a p p licatio n .   b.   T h cr ea ted   p r o ce s s   is   p lace d   b y   th s ch ed u ler   f o r   ex ec u tio n .   c.   B y   ac ce s s in g   th ca t c o m m an d ,   th co d is   b r o u g h t i n to   th m em o r y   f r o m   th f ile  s y s tem .   d.   T h f ile  n am is   p a r s ed   b y   e x e cu tin g   th c o d e.   I n   th is   p ap e r   i t is th ca s e,   th f ile  is   /p r o c/c p u in f o .   e.   C h ec k in g   if   th f ile  is   d ir ec t o r y   th r esp ec tiv f ile  tab le  en tr y   is   ac ce s s ed .   if   it is   tr u an d   y es,  ex it.   f.   Op en in g   th e   f ile  f o r   r ea d in g .   g.   R ea d in g   th lin u n til it r ea ch es to   th en d   o f   lin m a r k   an d   s to r it in   th b u f f er .   h.   Acc ess in g   th ch ar ac ter   d ev i ce   d r iv er   f o r   co n s o le  ter m in al  to   in ter ac with   th ap p licatio n   o f   th p er f o r m an ce   m ea s u r e m en t.   i.   Op en in g   th e   d ev ice  f o r   wr itin g .   j.   Gettin g   b ac k   to   th f ile  f o r   r ea d in g   o p er atio n ,   a n d   n o w   ca llin g   th e   p r in t   r o u tin to   o u tp u d ata   to   th e   ch ar ac ter   d e v ice  f ile.   k.   R ep ea tin g   th s tep s   to   j   u n til it is en d   o f   f ile.   l.   R elea s in g   r eso u r ce s   o f   th s y s tem   o cc u p ied   f o r   r ea d in g   th f ile  /p r o c/cp u in f o .   m.   R elea s in g   r eso u r ce s   o f   th s y s tem   o cc u p ied   b y   t h ca t a p p lic atio n .   n.   R elea s in g   th s y s tem   r eso u r ce s   ass o ciate d   with   p r o ce s s   tab le  en tr y .     T h er ar e   m u lti p le  in s tr u ctio n s   f r o m   th s tep s   a   to   n   with   ea ch   is   eith er   ca n   b i n   a   m em o r y   o r   o n   th e   f lash   f ile  s y s tem   o f   th r o u ter .   T h in s tr u ctio n s   ar e   av ailab le   in to   th m e m o r y   wh ich   ar e   p r ef etch ed   d u to   th e   ea r lier   ex ec u tio n s .   W h en   th d ata  ar n o av ailab le  lead   to   th f lu s h   o f   th d ata  to   b r in g   th e   n ew  d ata  r eq u ir ed   f o r   th C PU  o f   MI PS 3 2 .   So ,   th ca ch in v o k es   th T L B   to   p er f o r m   th d ata  tr an s f er   f r o m   th m ain   m em o r y   to   th r eq u ir ed   ca ch e .   As  s h o wn   in   th h is to g r am s   in   Fig u r 5 ,   Fig u r 6 ,   Fig u r 7   an d   F ig u r 8 ,   T h er is   h ig h   ac tiv ity   at  th f ir s f iv e - s ec o n d s   o f   d ata  co llectio n   o f   th Dca ch an d   I ca ch wh en   co m p ar ed   to   th T L B   an d   Scac h e.   As  s h o wn   in   th Fig u r 3 ,   w h en   th er is   ex ec u tio n   o f   th in s tr u ctio n   h ap p en in g   ca u s in g   f etch   o f   th d ata  f r o m   th m em o r y   i n to   th Dca ch e.   B ef o r e   lo ad in g   th d ata  in to   I ca c h o r   Dca ch e,   th en tire   Kseg 0 ,   o r   th way   o r   th lin es a r f lu s h ed   s im u ltan eo u s ly   u p d atin g   t h T L B .   E ac h   ac tiv ity   o n   th c ac h es a n d   T L B   ar e   m ea s u r ab le   ev en an d   h en ce   ar u p d ated .   T h f lu s h in g   ac ti v ities   eith er   ca n   b wr iteb ac k   o r   in v alid ate  o f   th r esp ec tiv e   ca ch es.   T h f o u r   h i s to g r am s   as  s h o wn   in   th Fig u r 5 ,   Fig u r 6,   Fig u r 7   an d   Fig u r 8   s h o u l d   b e   s ee n   v is u alize d   s im u ltan eo u s ly   to   h a v p r o p er   ca ch an d   T L B   ac tiv ity   o n   th p r o ce s s o r .           F ig u re   5 .   Hist o g ra m   o Dc a c h e   e v e n ts    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   2 J u ly   2 0 2 1 :   137     1 4 8   146       F ig u re   6 .   Hist o g ra m   o Ic a c h e   e v e n ts            F ig u re   7 .   Hist o g ra m   o S c a c h e   e v e n ts            F ig u re   8 .   Hist o g ra m   o TL e v e n ts    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.