计算机研究与发展
計算機研究與髮展
계산궤연구여발전
JOURNAL OF COMPUTER RESEARCH AND DEVELOPMENT
2014年
9期
2003-2011
,共9页
王国澎%胡向东%尹飞%朱英
王國澎%鬍嚮東%尹飛%硃英
왕국팽%호향동%윤비%주영
分支目标缓冲%散列索引%XOR散列函数%分支目标地址预测%分支预测
分支目標緩遲%散列索引%XOR散列函數%分支目標地阯預測%分支預測
분지목표완충%산렬색인%XOR산렬함수%분지목표지지예측%분지예측
branch target buffer (BTB)%Hash index%XOR-Hash function%branch target prediction%branch prediction
分支误预测是影响高性能处理器性能进一步提升的一个主要因素.现代处理器采用分支目标缓存(branch target buffer,BTB)预测分支指令的目标地址,BTB的预测精度受限于其命中率.由于程序中分支指令的分布并不均匀,传统的BTB索引方式无法充分利用BTB资源,从而造成不必要的冲突缺失,影响分支目标地址的预测精度,采用散列索引方式优化访问映射关系是有效解决方法之一.当前大量文献研究了cache的访问方式,但对BTB的散列索引算法的专门探讨则显不足.为了消除分支指令的分布空洞,离散分支指令和BTB条目的固有映射关系,设计了用于BTB索引的XOR散列算法和优化的bit-select索引算法,使用概率方法对BTB单组最大映射数期望的上界作了估计,并对这两种散列索引算法的效果进行了模拟评估.实验结果表明,散列映射方式能够较好地避免BTB冲突缺失造成的预测失败,XOR散列算法的离散效果更好.
分支誤預測是影響高性能處理器性能進一步提升的一箇主要因素.現代處理器採用分支目標緩存(branch target buffer,BTB)預測分支指令的目標地阯,BTB的預測精度受限于其命中率.由于程序中分支指令的分佈併不均勻,傳統的BTB索引方式無法充分利用BTB資源,從而造成不必要的遲突缺失,影響分支目標地阯的預測精度,採用散列索引方式優化訪問映射關繫是有效解決方法之一.噹前大量文獻研究瞭cache的訪問方式,但對BTB的散列索引算法的專門探討則顯不足.為瞭消除分支指令的分佈空洞,離散分支指令和BTB條目的固有映射關繫,設計瞭用于BTB索引的XOR散列算法和優化的bit-select索引算法,使用概率方法對BTB單組最大映射數期望的上界作瞭估計,併對這兩種散列索引算法的效果進行瞭模擬評估.實驗結果錶明,散列映射方式能夠較好地避免BTB遲突缺失造成的預測失敗,XOR散列算法的離散效果更好.
분지오예측시영향고성능처리기성능진일보제승적일개주요인소.현대처리기채용분지목표완존(branch target buffer,BTB)예측분지지령적목표지지,BTB적예측정도수한우기명중솔.유우정서중분지지령적분포병불균균,전통적BTB색인방식무법충분이용BTB자원,종이조성불필요적충돌결실,영향분지목표지지적예측정도,채용산렬색인방식우화방문영사관계시유효해결방법지일.당전대량문헌연구료cache적방문방식,단대BTB적산렬색인산법적전문탐토칙현불족.위료소제분지지령적분포공동,리산분지지령화BTB조목적고유영사관계,설계료용우BTB색인적XOR산렬산법화우화적bit-select색인산법,사용개솔방법대BTB단조최대영사수기망적상계작료고계,병대저량충산렬색인산법적효과진행료모의평고.실험결과표명,산렬영사방식능구교호지피면BTB충돌결실조성적예측실패,XOR산렬산법적리산효과경호.
