隨著計算機體系結(jié)構(gòu)和工藝的發(fā)展,計算機性能提升的方式由提高主頻變?yōu)樵黾犹幚砥骱藬?shù)。處理器資源匱乏的問題得以緩解,隨之而來的問題是如何在功耗允許的情況下合理使用這些資源來獲得最大性能。分片式處理器體系結(jié)構(gòu)將計算資源和存儲資源均勻分布在整個芯片上,解決了現(xiàn)代處理器設(shè)計中面臨的存儲墻、資源利用率、線延遲和可擴展性等問題,成為微處理器體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種趨勢。本文為分片式處理器TPA-PI實現(xiàn)了編譯器后端的謂詞執(zhí)行技術(shù),并對其執(zhí)行過程進(jìn)行優(yōu)化。主要研究工作和成果包括:（1）研究了基于LLVM編譯框架的后端實現(xiàn)技術(shù),實現(xiàn)了適合TPA-PI處理器的謂詞執(zhí)行技術(shù)。該技術(shù)對程序的控制流圖進(jìn)行遍歷,尋找謂詞執(zhí)行的候選塊,再根據(jù)圖中節(jié)點的依賴關(guān)系對候選塊進(jìn)行謂詞化操作。（2）研究了超塊構(gòu)造中基本塊選擇的過程,分析了選擇過程中程序各因素對其的影響,利用剖析信息對基本塊的選取過程進(jìn)行動態(tài)決策。（3）研究了影響超塊分裂的各種因素,為超塊分裂技術(shù)提供了啟發(fā)式選擇算法。通過衡量超塊分裂的執(zhí)行開銷和分裂后的超塊質(zhì)量,為超塊分裂節(jié)點的選取提供評判標(biāo)準(zhǔn),以改進(jìn)超塊的執(zhí)行效率,提高處理器的整體執(zhí)行性能。初步實驗表明,本文設(shè)計... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

if-conversion技術(shù)

它們被留在了程序代碼中，這些分支就叫 wish 分支。wish 分支的目的是對難于預(yù)測的動態(tài)分支使用謂詞執(zhí)行，對容易預(yù)測的動態(tài)分支使用分支預(yù)測，由此獲得最好的性能。當(dāng)硬件取出一個 wish 分支時，它用置信區(qū)間估計判斷這個分支是否為難于預(yù)測分支。如果這個 wish 分支是難于預(yù)測分支，為了消除可能的分支誤預(yù)測，硬件執(zhí)行謂詞化代碼。相反，如果這個 wish 分支是一個容易預(yù)測，硬件用分支預(yù)測器去預(yù)測 wish 分支的方向，忽略謂詞信息。因此，wish 分支為硬件提供一種方式，依據(jù)運行時分支行為的信息動態(tài)地在條件分支預(yù)測和謂詞執(zhí)行之間進(jìn)行選擇。wish 分支有三種類型：wish jumps，wish joins 和 wish loops。wish jumps 和wish joins 用于前向(forward)條件分支，wish loops 用于后向條件分支。wishjumps/joins 的目標(biāo)是減少謂詞執(zhí)行的開銷。wish loops 的目的是使該技術(shù)能使用于適用后向(backward)分支，減少難于預(yù)測循環(huán)分支導(dǎo)致的誤預(yù)測損失，從而增加謂詞執(zhí)行的有效性。

高置信模式等同于用普通條件分支預(yù)測。為了實現(xiàn)這個，wish jump 指令用分支預(yù)測進(jìn)行預(yù)測。wish jump 指令中的源謂詞值(圖 2.2c 中的 p1)基于預(yù)測分支走向進(jìn)行預(yù)測，這樣基本塊 B 和 C 中的指令在謂詞值準(zhǔn)備好之前就能執(zhí)行。當(dāng)wish jump 被預(yù)測為 taken，謂詞值被預(yù)測為 TURE(整個塊 B，包含 wish join，不會進(jìn)行取指操作)。當(dāng) wish jump 被預(yù)測為 not taken，謂詞值被預(yù)測為 FALSE，同時 wish join 被預(yù)測為 taken。低置信模式基本等同于用謂詞執(zhí)行，但是它包含額外的 wish 分支指令。在這個模式中，wish jump 和接下來的 wish join 總是被預(yù)測為 not taken。wish jump指令中的源謂詞值不被預(yù)測，依賴于謂詞的指令只有當(dāng)謂詞值的結(jié)果計算出來以后才能執(zhí)行。當(dāng)對 wish jump 進(jìn)行的置信評估比較精確時，要么節(jié)省謂詞執(zhí)行的開銷(高置信)，要么消除分支誤預(yù)測(低置信)。當(dāng) wish jump 在高置信模式中誤預(yù)測，處理器需要沖刷流水線，就如普通分支誤預(yù)測一樣。但是在低置信模式中，即使分支預(yù)測是錯誤的，處理器也不需要沖刷流水線，因為在謂詞化代碼中，沒有在正確控制流路徑中的指令都將變成 NOP(無操作指令)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激進(jìn)塊執(zhí)行模型的數(shù)據(jù)依賴分析[J]. 張軍,安虹,從明,任永青,趙燦明.  小型微型計算機系統(tǒng). 2010(04)
[2]Spec CPU2000基準(zhǔn)程序運行路徑分析[J]. 葛仁北.  計算機工程. 2007(07)
[3]基于GCC的IF轉(zhuǎn)換算法的分析與改進(jìn)[J]. 田祖?zhèn)?趙克佳.  計算機科學(xué). 2005(07)

博士論文
[1]類數(shù)據(jù)流驅(qū)動的分片式處理器上的編譯及優(yōu)化技術(shù)[D]. 王莉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]分片式處理器上指令調(diào)度器的設(shè)計及優(yōu)化[D]. 路璐.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號：3246146