分片式處理器體系結(jié)構(gòu)上的超塊優(yōu)化技術(shù).pdf

1、在過去的十年中，微處理器的性能以每年大約50-60％的速度提升。然而．隨著芯片制造工藝逐步接近硅原子的尺寸，微處理器學術(shù)界和工業(yè)界面臨著諸多尚待解決的問題：比如處理器功耗快速增長導致散熱量快速增加，芯片內(nèi)部線延遲加長導致信號在單個時鐘周期內(nèi)所能到達的功能部件數(shù)目減少等一系列問題，處理器性能提升的兩架馬車——時鐘頻率和IPC(Instructions Per Cycle)正在失去以往的前進動力。種種跡象表明傳統(tǒng)的處理器體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能適應

2、新的制造工藝的發(fā)展，各研究團隊相繼開發(fā)了新的處理器體系結(jié)構(gòu)來取代傳統(tǒng)的處理器體系結(jié)構(gòu)，比如分片式處理器體系結(jié)構(gòu)等。與此同時，新的分片式處理器體系結(jié)構(gòu)對編譯技術(shù)也提出了新的要求，超塊形成和優(yōu)化技術(shù)與分片式處理器體系結(jié)構(gòu)之間的無縫融合成了值得研究的領(lǐng)域。
　　 本文研究了分片式處理器體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和潛力以及它和超塊形成和優(yōu)化技術(shù)之間的結(jié)合性，探討了分片式處理器體系結(jié)構(gòu)上指令之間的自接數(shù)據(jù)傳送問題，提出了基于剖析信息和關(guān)鍵路徑長度的軟

3、件扇出樹生成算法與基于基本塊特征的MOV指令精簡啟發(fā)式算法，給出了它們的理論分析，在TRIPS編譯器和調(diào)度器上實現(xiàn)了算法并對其進行了實驗性能測試。基于剖析信息和關(guān)鍵路徑長度的軟件扇出樹生成算法利用了程序剖析信息和塊的靜態(tài)特征，改進了Huffman算法并創(chuàng)新性地把它運用到了軟件扇出樹生成領(lǐng)域，該算法可以優(yōu)化軟件扇出樹的結(jié)構(gòu)，優(yōu)先給執(zhí)行概率高和處于關(guān)鍵路徑上的指令播送數(shù)據(jù)，因而可以提高程序塊的ILP。基于基本塊特征的MOV指令精簡啟發(fā)式算法

4、利用程序基本塊的特征信息，比如依賴鏈首尾寬度比、依賴鏈長度以及分支指令的跳轉(zhuǎn)概率等信息來指導謂詞化過程，該算法可以有效地減少塊內(nèi)MOV指令數(shù)，提高塊內(nèi)有效指令比例，降低由謂詞化所帶來的執(zhí)行延遲。
　　 本文的研究表明分片式處理器體系結(jié)構(gòu)和超塊技術(shù)之間可以很好地融合，分片式處理器體系結(jié)構(gòu)可以利用超塊結(jié)構(gòu)宋暴露程序中的ILP給硬件執(zhí)行基底，塊內(nèi)指令之間的直接數(shù)據(jù)通信也可以在分片式處理器體系結(jié)構(gòu)上作為全局命名空間機制的補充得到應用。塊