Avaliando Mecanismos de Tratamento de Dependências de Controle em Arquiteturas Super Escalares

  • Eliseu Monteiro Chaves Filho UFRJ
  • Edil Severiano Tavares Fernandes UFRJ

Resumo


Dependências de controle, provocadas pelas instruções de desvio, podem representar uma séria limitação para o desempenho de arquiteturas super escalares. Neste trabalho, avaliamos o efeito de três diferentes mecanismos de tratamento de dependências de controle sobre o desempenho de uma arquitetura super escalar. No primeiro mecanismo, o despacho de instruções é interrompido em cada dependência de controle. No segundo mecanismo, uma unidade funcional especializada é incluída na arquitetura para tornar mais eficiente a execução das instruções de desvio. O terceiro mecanismo suporta a execução especulativa de instruções, permitindo a continuidade do despacho de instruções na presença de dependências de controle. Mostramos que ao bloquear o despacho estamos restringindo significativamente o desempenho da arquitetura, e que a introdução de uma unidade de desvios é uma maneira simples de melhorar o desempenho. Este trabalho também mostra os níveis de desempenho que podem ser obtidos com a execução especulativa de instruções.

Referências

Sites, R. L., Sites, R. L., Alpha AXP Architecture, Communications of the ACM (36)2, February 1993, pp. 33-44.

McLellan, E., The Alpha AXP Architecture and 21064 Processor, IEEE Micro (13)3, June 1993, pp. 36-47.

Asprey, T. et al., Performance Features of the PA7100 Microprocessor, IEEE Micro (13)3, June 1993, pp. 11-21.

Grohoski, G. F., Machine Organization of the IBM RISC System/6000 Processor, IBM Journal of Research and Development (34)1, January 1990, pp. 37-58.

Diefendorff, K., History of the PowerPC Architecture, Communications of the ACM (37)6, June 1994, pp. 28-33.

Becker, M. et al., The PowerPC 601 Microprocessor, IEEE Micro (13)5, October 1993, pp. 54-68.

Burgess, B. et al., The PowerPC 603 Microprocessor, Communications of the ACM (37)6, June 1994, pp. 34-42.

Song. P. S.,et al., The PowerPC 604 Microprocessor, IEEE Micro (14)5, October 1994, pp. 8-17.

Alpert, O., O. Avnon, Architecture of the Pentium Microprocessor, IEEE Micro (13)3, June 1995, pp.11-21.

Colwell. R. P., Steck, R. E., A 0.6um BiCMOS Processor Employing Dynamic Execution, Proceedings of the International Solid State Circuits Conference, February 1995.

Diefendorff, K., M. Allen, Organization of the Motorala M88110 Superscalar RISC Microprocessor, IEEE Micro (12)2, April 1992, pp. 4()..63.

Blanck, G., S. Krueger, The SuperSPARC Microprocessor, Proceedings of the COMPCON, 1992, pp.136-141.

Patterson, D., Bennessy, J., Computer Architecture: A Quantitative Approach, Morgan Kauffman, Palo Alto, CA, 1990.

SPEC Steering Committee, SPEC INT92 Release V1.1 Technical Manual, 1992.

Tomasulo, R. M., An Efficient Algorithm for Exploiting Multiple Arithmetic Units, IBM Journal of Research and Development (11)1, January 1967, pp. 25-33.

Lee, J. K. F., A. J. Smith, Branch Prediction Strategies and Branch Target Buffer Design, IEEE Computer (17)1, January 1984, pp. 6-22.

Smith, J. E., A. R. Pleszkun, Implementing Precise Interrupts in Pipelined Processors, IEEE Transactions on Computers (37)5, May 1988, pp. 562-573.

Garner, R. B. et al., The Scalable Processor Architecture (SPARC), Proceedings of the COMPCON, 1988, pp. 278-283.

Namjoo, M. et al., CMOS Gate Array Implementation of the SPARC Architecture, Proceedings of the COMPCON, 1988, pp. 10-13.

Chaves Filho, Eliseu M., Arquiteturas Super Escalares: Efeito de Alguns Parâmetros sobre o Desempenho, Tese de Doutorado, Programa de Engenharia de Sistemas e Computação, COPPE/UFRJ, 1994.

Chaves Filho, Eliseu M., E.S.T. Fernandes, On the Performance of Superscalar Processors, a ser publicado no Journal of the Brazilian Computer Society.
Publicado
29/07/1995
CHAVES FILHO, Eliseu Monteiro; FERNANDES, Edil Severiano Tavares. Avaliando Mecanismos de Tratamento de Dependências de Controle em Arquiteturas Super Escalares. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPUTER ARCHITECTURE AND HIGH PERFORMANCE COMPUTING (SBAC-PAD), 7. , 1995, Canela. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 1995 . p. 27-39. DOI: https://doi.org/10.5753/sbac-pad.1995.19852.