多路径Trace处理器.pdf

摘要据估计,未来半导体技术仍将保持持续稳定的发展势头,可以预期未来的芯片上将集成巨大数目的晶体管。,也是面临的挑战。前瞻执行是提高处理器性能的一条途径。本文分析高性能处理器大量应用前瞻技术带来的问题。特别是深度前瞻技术在长流水线机器中的应用,。针对前瞻技术的不足,本课题‘提出并研究了“多路径Trace处理器”(MPTP)模型。IvIPTP模型对低可预测性分支采取分支两个方向同时执行,减少前瞻错误的开销;对高可预测性分支采取单路径前瞻执行,实现太指令窗口。MPTP处理器以Trace处理器为基础,重复设置多个超标量处理单元,把指令流的多条Trace发送到处理单元同时执行。本文分析了MPTP模型的设计思想,研究了MPTP的执行机制,给出了MPTP的结构设计,并通过模拟实验验证MPTP的关键技术。总结起来,MPTP的关键技术有:——MPEBP机制。MPEBP评估分支的可预测性,然后根据评估结果决定分支的执行模式。置信度阀值是评估分支可预测性的关键,不同的阀值影响路径的派生和资源的使用。——_TPBTP机制。TPBTP机制从直接分支指令中提取目标地址,弥补分支预测和分支目标缓存的不足,加速指令读取,实现Trace预构。。多路径的执行控制将路径中的分支方向编码为路径标识,辨别不同Trace之闻的路径隶属关系,以此为基础,实施多条Trace执行时的数据和控制信息的正确传播。。Trace的执行开发程序的控制无关性,粗/细两种粒度的控制无关性相结合实现指令窗口的层次式管理。指令窗口的层次式管理降低了复杂性。本文采用处理器体系结构研究广泛认可的SimpleSealar模拟器验证MPTP的设计思想。本文根据MPTP模型对模拟器进行了必要的扩充。模拟器以SPE(鼽c95程序进行基准测试。模拟实验表明,在资源约束的条件下,,MPTP处理器的整体性能有显著的提高。总的来说,MPTP处理器模型是实现宽指令发射的一种有潜力的模型。本论文的主要研究成果:独创性地提出并研究了多路径Trace处理器——MPTP的结构和实现机制。。查竖墨盟堑塞堡型:苎真:曼堕壅目￡塑垦:墅Q!:壁塑曼鲎隧主墨童苎翼塾:.第i页:;=:;;::=;=:=』些娑鳖些堡坠彗鲨鹜::=::::::;::==;:=美缝溜:擞侮器缮撩,Tracee鑫￡瓣,Trace处理夔,雾蹊轻橇好tTrace鞭橡,ordingtoestimation,,Inalong-pipelinemachine,speculativeexecutionincreasesmisspeculationpenalties,,WeproposeMulti·pathtraceprocessors(MPTP).InMPTEbrancheswit}llesspredictabilitywillexecutebothdirectionstominimizemispredictionpenalties,,MPTPduplicatesmultiplesuperscalarprocessorsasprocessingelements(PZ),