我们进行分析的目标是要找到和模拟此类架构参数，从而使电脑系统以最有效的方式对 MPEG-2 高清晰度电视（HDTV）视频进行编码。

我们选择了以下应用进行试验：

MPEG-2 视频编码器、高清晰度电视分辨率（1920x1088）、1 秒持续时间、30 帧、采用对数运动估算（Logarithmic Motion Estimation）算法。

在试验期间，要对以下架构参数进行评估：

高速缓存分级参数：

• 高速缓存等级数量（L1 + L2）；
• 各高速缓存的相关性（4 到 32）；
• 各高速缓存的大小（1K 到 128M）；
• 高速缓存行大小（64 字节）。

寄存器文件：

• 寄存器数量（16、32、64）；
• 寄存器长度（8、16、32 字节）。

分支预测单元：

• 不同编码器模块的分支预测比。

使用高速缓存可以最大限度减少处理器到内存的流量。

在图 4 中，内存流量图中有两个平坦区。它们对应一级和二级高速缓存的有效容量。选择 64K-4M 和 32M-128M 内的任何高速缓存大小，保持内存流量的稳定和预测等级。



图4. 模拟高速缓存系统参数

为了评估寄存器文件参数，有关所有内存操作信息的保存和处理都应支持有效使用特定寄存器集。寄存器集的寄存器长度和数量不尽相同。在各处理算法点分析一段时间（window）的内存运算，并在寄存器中存储该时间段内访问最频繁的内存地址。这一方法将可减少内存流量，从而支持更高效的寄存器利用。因此，类似于高速缓存分析情况，能够最大限度降低流量的寄存器文件参数是最高效的。



图5. 模拟寄存器文件参数

如图 5 所示，寄存器越多对 MPEG 编码器越有利，尽管增加寄存器大小不一定能产生积极的效果。

模拟的目标是找到编码器误预测最严重的部分，并检查新预测算法是否有帮助。

图 6 提供了预测分支的比例。静态预测算法效果较好，但未来仍有约 10% 的改进空间。这可通过编译器进行优化得到解释，编译器会依照静态预测方法生成分支指令。



图6. 模拟分支预测结果

在初步设计阶段构建实际模拟器被认为过于昂贵，因为这个阶段新模拟设备的多数运算特征都不甚明确。

进行模拟前研究的一个可行且相对经济的解决方案就是自动源代码处理技术及特定软件模拟器模块，它容易调整和扩展，可集成更多参数并反映架构规范的任何变化。

架构研究的一个目标是预估特殊架构特性对当前软件产品性能的影响，本文中介绍的这种架构分析方法非常有效，这归功于模拟特征的灵活性和针对每个应用基础设施进行分析的能力，因此应将要分析的程序与操作环境中其余的程序相分离，并排除不必要的信息。

此类初步分析的结果对于制定最终设计决策非常有价值。