Диссертация (Блоки динамического предсказания переходов высокопроизводительных суперскалярных RISC микропроцессоров ответственного применения)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Блоки динамического предсказания переходов высокопроизводительных суперскалярных RISC микропроцессоров ответственного применения". PDF-файл из архива "Блоки динамического предсказания переходов высокопроизводительных суперскалярных RISC микропроцессоров ответственного применения", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве НИУ «МЭИ» . Не смотря на прямую связь этого архива с НИУ «МЭИ» , его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ«ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТРНАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХИССЛЕДОВАНИЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК»(ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН)На правах рукописиБарских Михаил ЕвгеньевичБЛОКИ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРЕДСКАЗАНИЯ ПЕРЕХОДОВВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ СУПЕРСКАЛЯРНЫХ RISCМИКРОПРОЦЕССОРОВ ОТВЕТСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники исистем управленияДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорС.Г. БобковМосква – 2017СодержаниеСодержаниеСодержание ..............................................................................................................
2Введение ................................................................................................................... 7Актуальность темы .............................................................................................. 7Объект исследования ........................................................................................... 9Цель и задачи работы .......................................................................................... 9Научная новизна исследования .......................................................................... 9Практическая ценность .....................................................................................
10Доклады и публикации ...................................................................................... 10Структура и объем работы ................................................................................ 11Глава 1. Обзор и анализ алгоритмов динамического предсказания переходовсовременных микропроцессоров ......................................................................... 12Алгоритмы статического предсказания переходов ........................................ 13Алгоритмы динамического предсказания переходов ....................................
14Схема “bimodal” .............................................................................................. 15Схемы с использованием регистра истории переходов ............................. 16Схема “gSelect” (Index Selection)................................................................... 20Схема “ghare” (Index Sharing) ........................................................................
21Схема с глобальной историей переменной длины ...................................... 22Комбинированная схема (Combining) .......................................................... 23Мажоритарная (или ассиметричная) схема (skewed) .................................. 26Согласованная схема (agree) ..........................................................................
27YAGS схема ..................................................................................................... 29Улучшенная YAGS схема ........................................................................... 31Другие попытки улучшить точность предсказаний .................................... 33Branch Target Buffer: буфер целевых адресов переходов .............................. 37Схемыдинамическогопредсказанияпереходов,используемыевкоммерческих процессорах ............................................................................... 392СодержаниеINTEL ............................................................................................................... 39Pentium ..........................................................................................................
39PentiumPro, Pentium2, Pentium3 ................................................................. 40Pentium4 ........................................................................................................ 40Core Duo, Core 2 ........................................................................................... 41Nehalem ......................................................................................................... 42Sandy Bridge, Ivy Bridge ..............................................................................
43Haswell .......................................................................................................... 43Atom .............................................................................................................. 43VIA ...................................................................................................................
44C7 и Nano ...................................................................................................... 44AMD ................................................................................................................. 45K8 и K10 ....................................................................................................... 45Bulldozer .......................................................................................................
46ALPHA ............................................................................................................. 46Alpha 21164 .................................................................................................. 46Alpha 21264 .................................................................................................. 47Alpha 21464 (EV8) ....................................................................................... 47SUN................................................................................................................... 49IBM ...................................................................................................................
51Серия Z ......................................................................................................... 51POWER ......................................................................................................... 53ARM ................................................................................................................. 54MIPS .................................................................................................................
55Анализ текущего состояния .............................................................................. 57Проблемы, не освещаемые в статьях ............................................................ 59Выводы и постановка задач диссертационной работы .................................. 60Глава 2. Метод проектирования и валидации блока динамическогопредсказания переходов ....................................................................................... 633СодержаниеСовременные методы тестирования ................................................................ 63Методы тестирования и оценки его качества .............................................. 63Universal Verification Methodology (UVM) ...................................................
65Существующий маршрут разработки и тестирования ................................... 67Тестирование на этапе разработки RTL-модели ......................................... 68Блочное тестирование ................................................................................. 68Модульное тестирование ............................................................................
70Тестирование на этапе сборки проекта ........................................................ 71Оценка производительности.......................................................................... 75Наборы тестов производительности.......................................................... 75Микротесты ..................................................................................................
77Результаты тестов буфера инструкций для процессора 1890ВМ6Я... 79Методика функционального тестирования на примере блока динамическогопредсказания переходов .................................................................................... 81Модификация методики блочного тестирования ........................................
81Методика валидации блока динамического предсказания переходов ......... 86Определение параметров для валидации ..................................................... 88Критерии выбора ......................................................................................... 88Выбранныепараметрыдляблокадинамическогопредсказанияпереходов...................................................................................................... 89Выводы ................................................................................................................ 89Глава 3.
Проектирование блока динамического предсказания переходов ..... 92Требования к блоку динамического предсказания переходов ...................... 92Конвейер процессора и буфер инструкций .................................................. 92Операции, выполняемые блоком динамического предсказания переходовв процессоре .................................................................................................... 97Поддержка отладки ........................................................................................
99Структура блока динамического предсказания переходов ......................... 100Общая схема блока ....................................................................................... 1004СодержаниеБлок предсказания переходов ..................................................................... 104Временная диаграмма работы блока предсказания переходов ............ 106Чтение и запись данных в память ............................................................ 110Декодирование и обновление истории .................................................... 112Блок расчета целевых адресов .....................................................................
115Организация адресного сумматора.......................................................... 116Стек возвратов ........................................................................................... 120Общая схема блока расчета целевых адресов ........................................ 121Блок очереди предсказанных переходов .................................................... 123Запись очереди истории предсказания ....................................................
