分片式处理器上谓词执行技术的实现与优化

摘要

随着计算机体系结构和工艺的发展,计算机性能提升的方式由提高主频变为增加处理器核数。处理器资源匮乏的问题得以缓解,随之而来的问题是如何在功耗允许的情况下合理使用这些资源来获得最大性能。分片式处理器体系结构将计算资源和存储资源均匀分布在整个芯片上,解决了现代处理器设计中面临的存储墙、资源利用率、线延迟和可扩展性等问题,成为微处理器体系结构发展的一种趋势。
　　 本文为分片式处理器TPA-PI实现了编译器后端的谓词执行技术,并对其执行过程进行优化。主要研究工作和成果包括:(1)研究了基于LLNM编译框架的后端实现技术,实现了适合TPA-PI处理器的谓词执行技术。该技术对程序的控制流图进行遍历,寻找谓词执行的候选块,再根据图中节点的依赖关系对候选块进行谓词化操作。(2)研究了超块构造中基本块选择的过程,分析了选择过程中程序各因素对其的影响,利用剖析信息对基本块的选取过程进行动态决策。(3)研究了影响超块分裂的各种因素,为超块分裂技术提供了启发式选择策略。通过衡量超块分裂的执行开销和分裂后的超块质量,为超块分裂节点的选取提供评判标准,以改进超块的执行效率,提高处理器的整体执行性能。初步实验表明,本文设计的谓词执行技术能够有效地消除分支指令,合并程序中的指令块。而对谓词执行技术进行的改进使测试程序的分支命中率提高了0.68％～3%,程序的整体性能提高了1.67%～8.39%。
　　 本文的研究工作为分片式处理器TPA-PI实现了谓词执行技术,为编译器后端的整体设计打下了基础。同时本文提出的优化技术也为在编译系统中提高处理器的指令级并行性提供了参考。