处理器值预测技术研究

当今的处理器性能与存储器带宽和延迟严重失衡的问题限制了计算系统的整体性能,而存储器的性能对制程工艺不敏感,在后摩尔时代下很难再通过集成电路制造工艺的迭代获得处理器性能收益,因此人们更多地想通过体系结构的创新获得更高性能的计算系统.处理器值预测技术是一种能在无需改变存储系统情况下有效缓解存储墙问题的解决方案,其通过预测性地打破数据真相关进而让更多的指令可以在乱序处理器中并行执行,而无需等待由于访存等操作造成的长周期指令执行.近年来,值预测在各个方面都有了实质性的进步,但现如今还没有商用处理器使用这一技术,这主要是由于值预测技术的使用还面临许多挑战：现有的处理器的流水线架构不能直接使用值预测技术;值预测所需的预测值传递机制需要额外的硬件资源开销;值预测器巨大的存储开销让其很难在片上实现;由于值预测错误时的性能惩罚大,因此预测准确率较低的值预测器会降低处理器性能.针对这些问题,本文以值预测技术为中心,围绕值预测技术相关的流水线架构、值预测器结构和错误恢复机制三个方面分别详细论述了国内外研究成果以及其对于各个问题挑战的解决策略.最后,本文对当今的处理器值预测技术进行了总结并对未来的研究方向进行...     

多维可扩展流体系结构研究与评测

 MASA(Multiple-dimension scalable Stream Architecture)是一种可在多个维度扩展的流体系结构.本文对该体系结构的扩展性进行了深入探讨,分析了簇内、簇间和多核扩展的VLSI资源开销,并通过一组测试程序评测了MASA的性能.结果表明,三个扩展维度形成有利互补,使得MASA流体系结构可支持扩展到单片内集成上千个ALU.     

面向对称体系结构的FPGA仿真模型研究

缓慢的软件模拟器给体系结构研究带来了极大不便,FPGA硬件仿真的模拟速度很快,但仿真系统的规模严重受限于FPGA的容量.较大规模的体系结构系统仿真采用多片FPGA互连,不仅增加了设计的复杂性,也增加成本.因此提出一种面向对称体系结构的FPGA仿真模型.经仿真系统评估,其仿真系统能够增大FPGA芯片的仿真规模,减少仿真系统对FPGA资源的需求,有效支持在有限的FPGA资源上进行大规模对称体系结构仿真研究.     

流体系结构指令存储器优化设计研究

针对流体系结构中VLIW代码体积对指令存储器的容量和功耗带来的问题,本文通过分析流处理器的指令特征,提出了一种新的VLIW分域压缩技术.在此基础上,本文为流体系结构设计了分布式的片上指令存储器,并提出了SIMD流水的执行模式.实验结果证明,该技术减少了38%的片外指令访存,降低约65%的片上指令存储器空间需求;分布式指令存储器减少了约37%的片上指令存储器面积,使得MASA的系统面积降低了8.92%,并降低了61%的指令存储器功耗.