计算机系统的白盒分析：透明度指数、Shapley 归因与分支预测的马尔可夫模型
性能
2025-09-24 v1 硬件体系结构
摘要
我们形式化了计算机系统的白盒分析，并引入了三种有原则的工具。首先，白盒透明度指数（GTI）量化了可由内部特征解释的性能方差比例，并配备了界限、不变性、交叉验证估计和自助法置信区间。其次，可解释吞吐量分解（ETD）使用 Shapley 值提供了一种保持效率的吞吐量归因方法，并附带非渐近蒙特卡洛误差保证和凸性（Jensen）间隙界限。第三，我们为分支预测器开发了一个精确的马尔可夫分析框架，包括在两状态马尔可夫分支过程下两位饱和计数器的闭式误预测率及其独立同分布推论。此外，我们建立了一个可识别性定理，用于从聚合的硬件计数器中恢复事件率，并提供了噪声下的稳定性界限。
引用
@article{arxiv.2509.19027,
title = {Glass-Box Analysis for Computer Systems: Transparency Index, Shapley Attribution, and Markov Models of Branch Prediction},
author = {Faruk Alpay and Hamdi Alakkad},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19027},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 2 figures, 3 tables, 1 pseudocode