基于数据重用机制的超标量处理器分支预测研究

发布时间：2021-01-23 05:01

　　最近的几十年,为了提高处理器性能,流水线被设计得越来越深,越来越宽。但是,由于程序设计中普遍使用的分支指令存在着执行行为的不确定性,处理器往往会因整条流水线停顿等待分支指令的执行结果,从而降低处理器执行效率。因此,针对分支指令优化的一种技术——流水线分支预测技术,逐渐崭露头角,各种先进的分支预测机制也逐渐被提出。如何提高分支预测的精度则成为该领域专家们研究的主要方向。针对目前超标量处理器中分支预测器预测精度的问题,近两年国外某些研究人员和机构开始对处理器中数据重用技术进行研究。旨在重用程序在执行过程中产生的指令和计算数据冗余信息,提高分支预测精度,降低处理器功耗。而研究成果表明,合理利用数据重用技术不仅可以提高处理器性能,而且能够降低处理器功耗。本文首先介绍了超标量处理器、分支预测技术和数据重用理论的研究现状和发展趋势。在配置了GAs型两级动态分支预测器的五级超标量SimpleScalar仿真平台后,利用SimpleScalar工具对已有SPEC 95标准测试集进行实验数据分析,发现标准测试集中不仅存在着一定的数据可重用,而且,目前所采用的预测恢复机制会带来额外的时钟周期损失。因此,本... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要工作
    1.4 论文的组织结构
第2章 超标量处理器分支预测技术研究
    2.1 超标量处理器研究
        2.1.1 超标量处理器典型结构
        2.1.2 超标量主要技术
    2.2 分支预测技术研究
        2.2.1 简单静态分支预测
        2.2.2 简单动态分支预测
        2.2.3 基于历史的两级分支预测
        2.2.4 组合分支预测器
        2.2.5 分支预测应用
    2.3 本章小结
第3章 实验分析
    3.1 SimpleScalar
    3.2 SPEC
    3.3 两级动态分支预测器预测精度分析
        3.3.1 基准测试程序中Loop 型程序
        3.3.2 两级分支预测器性能测试
    3.4 本章小结
第4章 超标量处理器分支预测模型设计
    4.1 数据重用机制的研究
        4.1.1 数据重用原理
        4.1.2 数据重用前景
    4.2 新型超标量处理器模型
    4.3 Loop 检测器结构设计
    4.4 B-Cache 预测失误恢复器
    4.5 本章小结
第5章 模型实现及验证
Outorder 分析">    5.1 Sim_Outorder 分析
    5.2 Loop 检测器
    5.3 B-Cache 预测失误恢复器实现
    5.4 模型验证测试及结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于综合历史信息的SMT结构分支预测算法[J]. 王晶,樊晓桠,叶曾.  计算机科学. 2008(02)
[2]同时多线程处理器上的动态分支预测器设计方案研究[J]. 任建,安虹,路放,梁博.  计算机科学. 2006(03)
[3]安腾处理器中多级分支预测机制[J]. 苏铭,赵荣彩,宋宗宇.  微计算机信息. 2005(21)
[4]64位MIPS指令处理器的流水线设计[J]. 李明刚.  现代电子技术. 2005(03)
[5]SimpleScalar模拟器内核分析及应用[J]. 陈剑龙,傅忠传,崔刚.  哈尔滨工业大学学报. 2004(05)
[6]一种精确的分支预测微处理器模型[J]. 陈跃跃,周兴铭.  计算机研究与发展. 2003(05)
[7]一种硬件预取机构及其对系统影响的研究[J]. 邓让钰,谢伦国,肖立权.  计算机工程与科学. 2001(06)

硕士论文
[1]基于MIPS处理器的分支预测机制的研究与设计[D]. 李静梅.哈尔滨工程大学 2007
[2]Cache预测技术的研究[D]. 薛燕.西北工业大学 2005
[3]X微处理器分支预测机制设计及模糊加权的分支预测研究[D]. 焦永.国防科学技术大学 2004
[4]X通用微处理器指令控制部件的关键技术研究[D]. 戴曦.国防科学技术大学 2004
[5]64位高性能微处理器前端取指部件的设计与实现[D]. 周宏伟.国防科学技术大学 2003
[6]EPIC体系结构研究与流水线设计及实现[D]. 高军.中国人民解放军国防科学技术大学 2002



本文编号：2994602