基于Alpha的分簇超標(biāo)量處理器IU單元的設(shè)計(jì).pdf

1、為了充分開(kāi)發(fā)程序的指令級(jí)并行性以提高每周期完成指令數(shù)，當(dāng)今的高性能超標(biāo)量處理器普遍采用了較大的發(fā)射寬度。然而，隨著處理器發(fā)射寬度的增大，流水線中物理寄存器組、指令發(fā)射邏輯和旁路邏輯等一些關(guān)鍵部件的硬件復(fù)雜度迅速增加，導(dǎo)致連線長(zhǎng)度和延遲時(shí)間也隨之增大，特別是當(dāng)工藝線寬越來(lái)越小時(shí)，連線延遲成為阻礙處理器性能提高的瓶頸。另外，功耗和面積也隨發(fā)射寬度增大呈平方趨勢(shì)上升。可見(jiàn)，在傳統(tǒng)的超標(biāo)量處理器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單地增大發(fā)射寬度需要較大的代價(jià)。而通過(guò)

2、將這些關(guān)鍵部件分簇，每個(gè)簇只需支持較小的發(fā)射寬度能夠改善延遲、功耗和面積等問(wèn)題，由于流水線發(fā)射寬度為各簇發(fā)射寬度的總和，所以分簇不會(huì)減少總的發(fā)射寬度。
　　本論文完成了一個(gè)64位11級(jí)流水線的分簇超標(biāo)量處理器的設(shè)計(jì)。論文設(shè)計(jì)了包括復(fù)合分支預(yù)測(cè)、重命名等技術(shù)的高性能處理器前端，高準(zhǔn)確度的分支預(yù)測(cè)器能夠減少分支誤預(yù)測(cè)對(duì)流水線性能的影響，而重命名技術(shù)能夠去除指令間的偽相關(guān)，充分開(kāi)發(fā)指令級(jí)并行度。另外，設(shè)計(jì)了分簇的處理器后端，分簇設(shè)計(jì)考慮