一种适用于MIPS指令系统的分支预测方法

摘要

该文基于对近年来国内外分支预测方法的分析,提出了一种切实适用于MIPS指令系统的混合分支预测方案,该文提出的混合预测方案由永远预测分支成功转换的预测方案和作者提出的G-sharen改进型分支预测方案共同组成.该文提出的G-share改进型分支预测方案与经典G-share方案相比,引入操作系统的状态位信息来取代分支历史的一部分,与全局历史记录一起参与进行分支预测.对于Linux操作系统而言,作者采用的是程序计数器PC地址的最高位地址PC31.通过在支持MIPS指令系统的芯片模拟器上进行的模拟发现,在真实的操作系统中,G-share改进方案在同等的硬件复杂度下,和G-share方案分支预测的命中率相比总体有所提高.同时,由于G-share改进方案利用了操作系统提供的有效信息,因此和同复杂度的G-share方案相比,少需要一位的历史记录.

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第一章分支转移预测技术的现状

1.1分支预测的基本原理

1.2分支预测技术的发展趋势

1.3最近十年来国外科学家的一些研究成果

1.4 90年代以来主要处理器中的分支控制方案

第二章适用于MIPS指令系统的分支预测方法

2.1分支预测部件在CPU中所处的位置

2.2可真正实用于CPU的分支预测方法

2.3针对MIPS指令系统所制定的分支转移预测方案

2.3.1针对MIPS指令集特点设计的分支预测整体方案

2.3.2 G-share方案与G-share改进方案

2.4针对MIPS指令系统的分支预测方案的实现

2.4.1数据通路

2.4.2与分支预测相关部分的数据结构与控制信号

第三章相关实验结果和数据分析

3.1支持MIPS指令系统的CPU模拟器介绍

3.2实验所选择的分支预测方案

3.3测试数据和结果分析

3.3.1分支预测方法对命中率的影响

3.3.2分支预测方法对性能的影响

第四章结论

参考文献

致谢

作者简历