基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理器分支預(yù)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著應(yīng)用對(duì)處理器性能需求日益提高，超標(biāo)量和深流水線(xiàn)已經(jīng)成為當(dāng)前嵌入式處理器的主流技術(shù)。但程序中普遍存在的條件分支是破壞超標(biāo)量和深流水線(xiàn)連續(xù)運(yùn)行的主要原因，由條件分支指令造成的流水線(xiàn)性能損失已經(jīng)成為制約處理器性能提升的主要瓶頸，為了減少條件分支造成的流水線(xiàn)性能損失，現(xiàn)代處理器普遍采用分支預(yù)測(cè)技術(shù)。分支測(cè)技術(shù)在經(jīng)過(guò)了2bit分支預(yù)測(cè)器，全局/局部歷史分支預(yù)測(cè)器，Gshare分支預(yù)測(cè)器，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分支預(yù)測(cè)器的發(fā)展后，現(xiàn)在已經(jīng)日益成熟。為尋找進(jìn)一

2、步制約分支預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率的因素，本文對(duì)函數(shù)調(diào)用返回與分支預(yù)測(cè)的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)兩方面的深入研究，主要內(nèi)容如下：
　　 首先總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)這一課題的發(fā)展方向，主要體現(xiàn)在分支預(yù)測(cè)算法的發(fā)展過(guò)程和在各個(gè)發(fā)展階段遇到的問(wèn)題，以及解決問(wèn)題的辦法。重點(diǎn)介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分支預(yù)測(cè)器以及目前提高分支預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率的種種努力，提出了研究方向。
　　 其次，通過(guò)對(duì)函數(shù)調(diào)用和返回過(guò)程的深入分析，指出了函數(shù)調(diào)用返回過(guò)程中的分支別名現(xiàn)象，并對(duì)此提出了解決

3、方案——離散函數(shù)調(diào)用分支別名的方法。在提出一種高效的算法仿真平臺(tái)后，根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了離散函數(shù)調(diào)用的分支別名方法確實(shí)能夠提高分支預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率。
　　 然后，以CKCORE處理器為應(yīng)用背景，對(duì)離散函數(shù)調(diào)用分支別名的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)，并利用system verilog平臺(tái)對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，進(jìn)而討論了新的驗(yàn)證工作帶來(lái)的驗(yàn)證平臺(tái)的變化。
　　 最后，總結(jié)全文，給出了現(xiàn)有消除函數(shù)調(diào)用分支別名方法繼續(xù)改進(jìn)發(fā)展的方向