Отзыв оппонента 2 (Блоки динамического предсказания переходов высокопроизводительных суперскалярных RISC микропроцессоров ответственного применения)

В диссертационный совет по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.157,16 на базе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» отзыв ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА О диссертационной работе Барских Михаила Евгеньевича на тему «Блоки динамического предсказания переходов высокопроизводительных суперскалярных ИЯС микропроцессоров ответственного применения», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13,05— «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления».

Актуальность Разработка отечественных высокопроизводительных микропроцессоров для целей общего и специального применения является важной и актуальной задачей. Однако повышение производительности микропроцессоров только за счет увеличения частоты их функционирования путем снижения технологических норм производства не всегда возможно как в результате внешних ограничений, так и из-за требований, предъявляемым заказчиками. Это могут быть требования по стойкости к воздействию потоков заряженных частиц разной степени интенсивности или требования производство их на территории Российской Федерации, Все это приводит к необходимости применения и развития доступных методов и методик проектирования, направленных на повышение производительности микропроцессоров с учетом компромисса с другими параметрами микросхемы, в частности, с потребляемой мощностью. Поэтому работа соискателя, направленная на проектирование блоков динамического предсказания переходов для микропроцессоров отечественной разработки так же, как и на совершенствование методов их проектирования, является актуальной научно-практической задачей и соответствует целям и задачам, которые ставятся перед отечественной микроэлектроникой в плане создания современной элементной базы.

Содержание диссертации Работа содержит введение, пять глав, заключение„список литературы и приложения. Во ввелетции обооиоввив еитувльиоеть рвботи, олрелевеии цели исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, указана их научная новизна и практическая значимость.

динамического предсказания условных переходов. В ней анализируются данные о схемах предсказания, используемых в процессорах отечественных зарубежных производителей, делаются выводы о перспективах использования тех или иных методов. Во вто ой главе описывается маршрут проектирования цифровых СБИС, применяемый в ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, и анализируется современное состояние методов функционального тестирования, На основании проведенного анализа автором предлагается метод тестирования КП.-моделей блоков и формулируются критерии применимости этого метода, Для тестирования сложных функциональных блоков, имеющих в своем составе функцию восстановления при ошибках, автором предлагается методика валидации.

Согласно предлагаемой методике были выбраны параметры, которые в дальнейшем будут применяться для валидации разрабатываемого блока динамического предсказания переходов. 2 назначение входящих в его состав подблоков. Описана процедура проектирования, Четве тая глава посвящена процедурам тестирования и валидации. Обоснован выбор тестов для валидации, собраны н проанализированы результаты тестирования. Также проведено сравнение задержек прн выполнении микропроцессором инструкций ветвления для микросхем 1890ВМЗЯ и 1890ВМ9Я с результатами, полученными ранее для микросхемы 1890ВМ6Я. Пятая глава описывает проведенную оптимизацию блока динамического Критерием предсказания переходов.

оптимизации являлась производительность микропроцессором, данные собирались на наборах тестов БРБС2000 и БРЕС2006. На этих же наборах тестов автором была произведена оценка падения производительности в случае изменения схемы предсказания переходов для уменьшения аппаратных затрат. Результаты работы К основным результатам диссертации, имеющим научную новизну, следует отнести: 1. Разработку метода построения тестового окружения КТ1.-моделей для функционального тестирования. Используя в методе такие достоинства современных методик тестирования, как случайная генерация тестовых воздействий, управление этой генерацией„ контроль полноты тестирования, автору удается избавиться от таких недостатков зтнх методик, как большой объем кода, снижающий скорость моделирования, и сложность создания тестового окружения. Автором сформулированы критерии применимости предлагаемого метода, когда его использование обосновано и приносит выигрыш в скорости тестирования.

2. Создание методики валидации блока, поддерживающего функцию восстановления состояния в случае ошибки. Суть методики заключается в 3 проведении исследования поведения блока при изменении его параметров и качественном сравнении поведения блока с заранее известным или ожидаемым. 3. Разработку методики оптимизации, применимой для сложных функциональных блоков микропроцессоров. В методике выбирается критерий, по степени влияния на который будет оцениваться блок; выбираются параметры для изменения и проверяется работа блока; оценивается степень влияния параметров на выбранный критерий и проводится анализ возможности изменения оптимизируемого блока 1в сторону уменьшения аппаратных затрат без ущерба для производительности или в сторону увеличения производительности без существенного увеличения аппаратных затрат).

Достоверность и обоснованность основных научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждаются экспериментальными результатами, полученными как на прототипах, так и на серийных микросхемах. К практическим результатам диссертации относится совершенствование маршрута проектирования цифровых СВИС, включения в этот маршрут САПР формальной верификации и системы эмулирования Ра11ас1шт фирмы Сайепсе.

Разработанный автором в ходе работы блок динамического предсказания переходов используется в микросхемах 189ОВМбЯ, 189ОВМ8Я, 189ОВМ9Я и 1890ВМ108 разработки ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН. Работа выполнена на высоком научно-техническом уровне с использованием средств современных САПР и прототипов на ПЛИС. Результаты диссертации достаточно полно представлены на научных конференциях и в технической литературе, шесть работ опубликованы в рецензируемых изданиях, входящих в перечень рекомендованных ВАК.

Получено четыре патента РФ на изобретения. Представленный автореферат отражает основное содержанием диссертации. В качестве недостатков работы можно отметить следующие: 1, В третьей главе упоминается механизм работы «коротких циклов», но описание его очень сжатое, нет функциональных схем. Указывается, что во время исполнения инструкций из трассы выполнения отключается остальная логика, контролирующая выполнение инструкций перехода, но нет описания управляющей логики самих «коротких циклов» 2.

В схеме работы блока динамического предсказания в конвейере процессора, представленной на рис. б4, не указан блок, отвечающий за выполнение коротких циклов и не указана трасса выполнения. 3. Не описан формат конфигурационных регистров, использующихся для настройки блока предсказания и задающих тип предсказания, объем памяти для хранения истории и т,д.

Из описания не понятно, присутствует ли этот механизм настройки в микросхеме 1890ВМбЯ. 4. В главе четыре, в разделе «Тестирование для целей ответственного применения» указывается, что дополнительно проводится верификация на тестовых задачах, предоставляемых заказчиками, упоминаются критерии оценки качества тестирования, но не приводится описание самого процесса верификации. Заключение Несмотря на отмеченные недостатки, считаю, что диссертация БарскихМ.Е. является законченной научно-квалификационной работой, в которой автором предлагается методы для улучшения маршрута проектирования цифровых СБИС и представлен разработанный автором блок динамического предсказания переходов для микропроцессоров КБС архитектуры, Практическое использование результатов работы позволило увеличить производительность микропроцессоров отечественной разработки. Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 3 — «Элементы и устройства вычислительной техники и систем Официальный оппонент, кандидат технических наук, начальник отделения - главный конструктор направления Закрытого акционерного общества Научно-Технический Центр «Модуль» ф Черников Владимир Михайлович «УА» .~-':;Ф"О 2018 г, Подпись ЧерниконаЗладимираЛ4ихайловича заверяю; Начальник отдел",ка)1ров, 'и::=.=, -' 6' Обернихина Елена Юрьевна «И» с-'А 1-с-~ 2018 г.

Закрытое акционерное общество Научно Технический Центр «Модуль» 1ЗАО НТЦ «Модуль») Адрес: 125319, г. Москва, 4-ая улица 8 Марта, д.3 Сайт: 1и1 а:дюжи.пнкИе.го/ Тел. +7 (495) 531-30-80 Е-МЫ!: ЫШГ~а~йщ 05.13.0 управления». Актуальность решаемой проблемы, научная и практическая значимость результатов, полученных Барских М.Е., позволяют заключить, что представленная диссертация соответствует требованиям «Положения о порядке присуждения ученых степеней» ВАК Минобрнауки РФ„ предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор — Барских Михаил Евгеньевич — заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 — «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», .