LEZIONE #05 del 12-Mag-2008 (2 ore) - Dipartimento di Ingegneria ...

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Prestazioni dei predittori: mispred.rate vs. dim. Conditional branch misprediction rate 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Roberto Giorgi, Universita’ di Siena, C208L05, Slide 27 P6 Benchmark Suite: SPEC89 Local Correlating Tournament 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120 128 Branch Prediction case study Roberto Giorgi, Universita’ di Siena, C208L01, Slide 28 Total predictor size (Kbits) Grafico da [Hennessy02]
Branch Prediction nel P6 [Shen02] • Risoluzione del branch (taken/not taken) • E’ effettuata nella JEU (Jump Execution Unit) • Il BTB predice il target non appena la IFU (Instruction Fetch Unit) lo preleva • Tutti gli indirizzi sono verificati dal BAC (Branch Address Calculator) o dalla JEU • Branch Target Buffer (BTB) • Opera nei primi stadi della pipeline • Parte dall’indirizzo dell’IP (Instruction Pointer) e produce una predizione dell’esito e del target • L’indirizzo target predetto viene inviato alla IFU per il prelievo • Aggiornamento del BTB • Il BTB viene aggiornato non appena la JEU risolve il branch • Questo puo’ essere troppo tardi se il branch successivo arriva nelle istruzioni immediatamente successive -Il BTB viene pertanto speculaticamente aggiornato al momento della predizione Roberto Giorgi, Universita’ di Siena, C208L05, Slide 29 P6 - Algoritmo di Branch Prediction • Basato sullo schema 2-level adaptive [Yeh92] • Primo livello – storia degli esiti dei branch • Secondo livello – comportamento del branch per un dato pattern di storia • Differenze rispetto a [Yeh92] - C’e’ una copia speculativa del BHT che consente di effettuare le predizioni prima che si abbia la risoluzione (e l’aggiornamento) • Per ogni branch… • Il BTB mantiene k bit di storia “reale” (detta BHR ==BHT) - Taken/Not-taken per gli ultimi N salti • Il BHT indicizza una tabella di 2k elementi di stato (Pattern Table – PT ==PHT) - La FSM relativa e’ il solito contatore a saturazione • La BTB usa 4-bit di pattern table “semilocale” per set • Ogni elemento ha 4 bit di storia • Quattro branch in un set usano la stessa pattern table • Aggiornamento speculativo del BHR • Una copia speculativa del BHR viene aggiornata con l’attuale predizione - Tale copia viene utilizzata nel caso arrivi un branch prima che il precedente sia risolto • La BHR reale viene aggiornato con l’esito effettivo dopo la risoluzione del branch Roberto Giorgi, Universita’ di Siena, C208L05, Slide 30
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