CHERI Performance Enhancement for a Bytecode Interpreter
CHERI Performance Enhancement for a Bytecode Interpreter
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字节码解释器的 CHERI 性能增强
DOI：
10.1145/3623507.3623552
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Lowther D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lowther D
在将MicroPython字节码解释器移植到基于CHERI的Arm Morello平台期间，我们遇到了一些严重的性能下降。本文将详细探讨其中的几个性能问题， 我们描述了问题的原因，修复方法，以及相对于一组标准Python基准测试的相应解释器性能改进。虽然我们认识到Morello是CHERI概念的原型物理实例，我们表明，消除由于CHERI能力的较大规模而出现的某些类型的软件引起的运行时开销是可能的（128位）相对于本机指针（通常为64位）。 在我们的例子中，相对于AArch 64，无能力，执行，我们将几何平均基准减速从5倍（优化前）减少到1.7倍（优化后）。最坏情况下的减速大大改善，从100倍（优化前）到2倍（优化后）。关键的洞察力是，隐含的指针大小的前提遍布系统代码;而以前的CHERI移植项目强调的编译时和执行时的错误暴露的指针大小的假设，我们反而专注于这些假设的性能影响。
During our port of the MicroPython bytecode interpreter to the CHERI-based Arm Morello platform, we encountered a number of serious performance degradations. This paper explores several of these performance issues in detail, in each case we characterize the cause of the problem, the fix, and the corresponding interpreter performance improvement over a set of standard Python benchmarks.While we recognize that Morello is a prototypical physical instantiation of the CHERI concept, we show that it is possible to eliminate certain kinds of software-induced runtime overhead that occur due to the larger size of CHERI capabilities (128 bits) relative to native pointers (generally 64 bits). In our case, we reduce a geometric mean benchmark slowdown from 5x (before optimization) to 1.7x (after optimization) relative to AArch64, non-capability, execution. The worst-case slowdowns are greatly improved, from 100x (before optimization) to 2x (after optimization).The key insight is that implicit pointer size presuppositions pervade systems code; whereas previous CHERI porting projects highlighted compile-time and execution-time errors exposed by pointer size assumptions, we instead focus on the performance implications of such assumptions.
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B. F. Gutstein