【摘要】： 據(jù)估計(jì)，未來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)仍將保持持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展勢(shì)頭，可以預(yù)期未來(lái)的芯片上將集成巨大數(shù)目的晶體管。當(dāng)前，如何利用這些晶體管實(shí)現(xiàn)更高性能的處理器是體系結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn)，也是面臨的挑戰(zhàn)。 前瞻執(zhí)行是提高處理器性能的一條途徑。本文分析高性能處理器大量應(yīng)用前瞻技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題。特別是深度前瞻技術(shù)在長(zhǎng)流水線(xiàn)機(jī)器中的應(yīng)用，使系統(tǒng)復(fù)雜性上升，前瞻錯(cuò)誤的開(kāi)銷(xiāo)增大。針對(duì)前瞻技術(shù)的不足，本課題提出并研究了“多路徑Trace處理器”(MPTP)模型。 MPTP模型對(duì)低可預(yù)測(cè)性分支采取分支兩個(gè)方向同時(shí)執(zhí)行，減少前瞻錯(cuò)誤的開(kāi)銷(xiāo)；對(duì)高可預(yù)測(cè)性分支采取單路徑前瞻執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)大指令窗口。MPTP處理器以Trace處理器為基礎(chǔ)，重復(fù)設(shè)置多個(gè)超標(biāo)量處理單元，把指令流的多條Trace發(fā)送到處理單元同時(shí)執(zhí)行。 本文分析了MPTP模型的設(shè)計(jì)思想，研究了MPTP的執(zhí)行機(jī)制，給出了MPTP的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證MPTP的關(guān)鍵技術(shù)�？偨Y(jié)起來(lái)，MPTP的關(guān)鍵技術(shù)有： 1．基于分支可預(yù)測(cè)性的多路徑執(zhí)行——MPEBP機(jī)制。MPEBP評(píng)估分支的可預(yù)測(cè)性，然后根據(jù)評(píng)估結(jié)果決定分支的執(zhí)行模式。置信度閥值是評(píng)估分支可預(yù)測(cè)性的關(guān)鍵，不同的閥值影響路徑的派生和資源的使用。 2．基于分支目標(biāo)提取的Trace預(yù)構(gòu)——TPBTP機(jī)制。TPBTP機(jī)制從直接分支指令中提取目標(biāo)地址，彌補(bǔ)分支預(yù)測(cè)和分支目標(biāo)緩存的不足，加速指令讀取，實(shí)現(xiàn)Trace預(yù)構(gòu)。 3．多路徑執(zhí)行的控制機(jī)制。多路徑的執(zhí)行控制將路徑中的分支方向編碼為路徑標(biāo)識(shí)，辨別不同Trace之間的路徑隸屬關(guān)系，以此為基礎(chǔ)，實(shí)施多條Trace執(zhí)行時(shí)的數(shù)據(jù)和控制信息的正確傳播。 4．Trace的執(zhí)行控制機(jī)制。Trace的執(zhí)行開(kāi)發(fā)程序的控制無(wú)關(guān)性，粗／細(xì)兩種粒度的控制無(wú)關(guān)性相結(jié)合實(shí)現(xiàn)指令窗口的層次式管理。指令窗口的層次式管理降低了復(fù)雜性。 本文采用處理器體系結(jié)構(gòu)研究廣泛認(rèn)可的SimpleScalar模擬器驗(yàn)證MPTP的設(shè)計(jì)思想。本文根據(jù)MPTP模型對(duì)模擬器進(jìn)行了必要的擴(kuò)充。模擬器以SPECint95程序進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試。 模擬實(shí)驗(yàn)表明，在資源約束的條件下，MPEBP機(jī)制對(duì)錯(cuò)誤預(yù)測(cè)的分支有較高的覆蓋率，TPBTP機(jī)制有效提高了指令的讀取速度，MPTP處理器的整體性能有顯著的提高�？偟膩�(lái)說(shuō)，MPTP處理器模型是實(shí)現(xiàn)寬指令發(fā)射的一種有潛力的模型。 本論文的主要研究成果：獨(dú)創(chuàng)性地提出并研究了多路徑Trace處理器——MPTP的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2001
【分類(lèi)號(hào)】：TP332

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 歐國(guó)東;基于線(xiàn)程的數(shù)據(jù)預(yù)取技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 鄧濵;前瞻多線(xiàn)程編譯優(yōu)化技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2001年

3 楊華;片上多線(xiàn)程體系結(jié)構(gòu)資源分配策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 陳微;基于動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯的協(xié)同設(shè)計(jì)虛擬機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2735204