予測ミスした命令の実行を継続する投機手法

摘要

プロセッサの高クロック化に伴いパイプライン段数は増加傾向にあり，予測ミスペナルティも増大している.予測ミスによってフラッシュされる命令の中には，ミスを起こした命令に依存しない命令も存在する.こうした命令をフラッシュせずに実行し,その実行結果を再利用することで，予測ミスペナルティを緩和することができる.本稿では，一度パイプラインに投入された命令は，フラッシュを行わず実行を継続するアーキテクチャを提案する.予測ミスの原因に影響されない命令の実行結果を，分岐予測や値予測のソースとして再利用することにより正しいパスの実行を支援する.シミュレータ上に提案手法を実装したところ，わずかなハードウェアの追加のみで，SPECint2000において平均3.8％（最大12％），SPECint2006において平均4.3％（最大18％），MediaBenchにおいて平均3.8％（最大36％）の性能向上を達成することができた.%Modern processors are acquiring deeper pipelines as their clock frequencies grow higher, leading to large misprediction penalties. Not all instructions flushed on misprediction, however, are wrongly executed; there are instructions independent of control flow. Not flushing such instructions and leaving them for continued execution will reduce misprediction penalty. This paper proposes a speculation scheme which continues execution of instructions on misprediction instead of flushing them. The results of instructions independent of control flow may be used for branch prediction and value prediction, and help execution of correct path. The evaluation showed that with an addition of small amount of Hardware, the proposed scheme will increase IPCs by average of 3.8%(12SPECint2000,rnSPECint2006 and MediaBench.