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슈퍼스칼라 프로세서에서 값 예측기의 성능평가

 

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와이드 이슈 슈퍼스칼라 프로세서에서 명령어 수준의 병렬성 처리는 한 프로세스에서 여러 개의 명령을 이슈하여 병렬로 실행하는 기법이다. 이러한 ILP처리에서 주요한 장애요소로는 명령들 간의 데이터 종속성 문제인데, 이러한 데이터 종속관계의 문제는 명령의 병렬처리를 방해한다. 즉, 현재의 명령이 이전 명령과 종속관계가 있으면 이전 명령의 결과가 나올 때까지 현재의 명령은 이슈되어 병렬로 실행할 수 없게 된다. 따라서 ILP의 장애요소의 명령들간의 데이터 종속문제를 극복하기 위한 방법으로 데이터 값 예측 기법들이 활발히 연구되고 있다[..........]. 데이터 값 예측기법은 최근에 실행되는 명령들의 결과 값을 미리 예측하여 모험적으로 실행(speculative execution)하므로써 명령들과 데이터 종속관계가 있는 명령들이 중지되지 않고 계속 이슈하여 실행되게 함으로써 성능을 향상시키는 기법이다.

대부분의 고성능의 와이드 이슈 슈퍼스칼라 프로세서는 명령어 수준 병렬성을 이용하여 다수의 명령을 동시에 이슈하고 처리하여 성능을 향상시키고 있다. 이들 프로세서에서 높은 명령어 수준 병렬성을 유지하려면 사이클 당 많은 명령을 페치하여 명령 윈도우에 공급하는 것이 필수적이다. 그러나 대부분의 프로그램들이 빈번한 조건분기 명령들의 수행으로 제어흐름이 빈번하게 변하는 실정이다. 따라서 한 개의 캐시 블럭에 하나의 기본 블럭만을 페치하는 전통적인 페치방식으로는 명령의 공급이 한계에 도달하고 있다. 최근에는 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 실행되는 여러개의 경로(트레이스)를 트레이스 캐시에 저장하여 명령들을 공급하는 기법들이 개발되었다[ ].

본 논문에서는 명령어 수준 병렬성을 이용하여 프로세서의 성능을 향상시키기 위하여 데이터 값을 미리 예측하여 병렬로 이슈하고 수행하는 값 예측기의 성능을 비교분석 한다. 먼저 각 예측기 종류별로 성능을 측정한다. 그리고 테이블의 갱신시점, 트레이스 캐시 유무 및 명령윈도우 크기에 따른 값 예측기의 성능영향을 평가분석 한다. 성능측정 및 평가를 위해 실행구동방식 시뮬레이터인 Simplescalar/Alpha 3.0 tool set[1]에 이용하여 SPECint95 벤치마크 프로그램을 시뮬이션하여 비교한다.

 

 

 

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