基于數(shù)據(jù)重用機制的超標量處理器分支預測研究.pdf

1、最近的幾十年，為了提高處理器性能，流水線被設計得越來越深，越來越寬。但是，由于程序設計中普遍使用的分支指令存在著執(zhí)行行為的不確定性，處理器往往會因整條流水線停頓等待分支指令的執(zhí)行結果，從而降低處理器執(zhí)行效率。因此，針對分支指令優(yōu)化的一種技術--流水線分支預測技術，逐漸嶄露頭角，各種先進的分支預測機制也逐漸被提出。如何提高分支預測的精度則成為該領域專家們研究的主要方向。
　　 針對目前超標量處理器中分支預測器預測精度的問題，近兩年

2、國外某些研究人員和機構開始對處理器中數(shù)據(jù)重用技術進行研究。旨在重用程序在執(zhí)行過程中產(chǎn)生的指令和計算數(shù)據(jù)冗余信息，提高分支預測精度，降低處理器功耗。而研究成果表明，合理利用數(shù)據(jù)重用技術不僅可以提高處理器性能，而且能夠降低處理器功耗。
　　 本文首先介紹了超標量處理器、分支預測技術和數(shù)據(jù)重用理論的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。在配置了GAs型兩級動態(tài)分支預測器的五級超標量SimpleScalar仿真平臺后，利用SimpleScalar工具對已

3、有SPEC95標準測試集進行實驗數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)標準測試集中不僅存在著一定的數(shù)據(jù)可重用，而且，目前所采用的預測恢復機制會帶來額外的時鐘周期損失。因此，本文利用數(shù)據(jù)重用機制對這兩個問題研究分析后，提出一種Loop檢測器及B-Cache（Branch Cache）預測失誤恢復器設計方案，即構建了一種基于數(shù)據(jù)重用機制的超標量處理器分支預測器理論模型。為驗證所建立的模型，在分析SimpleScalar仿真平臺源代碼后，對Sim_Outorder仿