基于函數(shù)動(dòng)態(tài)重用的處理器性能優(yōu)化研究.pdf

1、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的性能主要由每周期所執(zhí)行的指令數(shù)(IPC)來衡量，而現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)依靠指令級(jí)并行來改善性能。為了獲得更高的IPC，需要盡可能多的以潛在的順序而不是程序序列定義的順序來并行執(zhí)行不相關(guān)的指令。增加同時(shí)發(fā)射的指令數(shù)量通常使用的是靜態(tài)的超長(zhǎng)指令字技術(shù)或者動(dòng)態(tài)的超標(biāo)量技術(shù)。為了將指令盡可能早的插入到執(zhí)行流水線中來減少流水線的停頓，從而引入了前瞻技術(shù)。近年來前瞻技術(shù)引起了人們廣泛的研究興趣，其中包括分支預(yù)測(cè)技術(shù)、值預(yù)測(cè)技術(shù)和地址預(yù)測(cè)

2、技術(shù)等。但是，應(yīng)該注意到這些前瞻技術(shù)潛在的目的是體系結(jié)構(gòu)在前瞻模式下執(zhí)行指令的能力和當(dāng)前瞻失敗時(shí)取消結(jié)果的能力。在前瞻技術(shù)增加IPC數(shù)量的同時(shí)，指令的有效執(zhí)行時(shí)間沒有被減少，即在一定情況下有效執(zhí)行時(shí)間被增加用來計(jì)算恢復(fù)錯(cuò)誤的前瞻。
　　雖然前瞻技術(shù)能增加IPC，但不能必要的增加有效指令執(zhí)行的數(shù)量。為進(jìn)一步提高處理器性能，研究者們探索了重用技術(shù)，并成為近年來體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者關(guān)注的熱點(diǎn)。重用技術(shù)是非前瞻的技術(shù)，它通過調(diào)用緩存的先前執(zhí)行結(jié)

3、果來跳過有效指令的執(zhí)行。重用技術(shù)按照粒度劃分為指令級(jí)重用、基本塊級(jí)重用和蹤跡級(jí)重用。本文沿著重用技術(shù)由細(xì)粒度向粗粒度的這一發(fā)展趨勢(shì)，探索了更粗粒度的函數(shù)級(jí)重用技術(shù)。
　　函數(shù)級(jí)動(dòng)態(tài)重用技術(shù)的基本思想是，在處理器運(yùn)行的過程中，對(duì)函數(shù)特征進(jìn)行動(dòng)態(tài)抓取，并緩存函數(shù)特征信息至函數(shù)重用表中，當(dāng)此函數(shù)被再次調(diào)用時(shí)，遍歷函數(shù)重用表，如果與先前執(zhí)行的函數(shù)信息相匹配，就直接調(diào)用先前函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果來跳過函數(shù)體的重復(fù)執(zhí)行，更新處理器的狀態(tài)，繼續(xù)此函數(shù)后