EOLE: Paving the Way for an Effective Implementation of Value Prediction

Arthur Perais 1 André Seznec 1
1 ALF - Amdahl's Law is Forever
Inria Rennes – Bretagne Atlantique , IRISA-D3 - ARCHITECTURE
Résumé : Même à l'ère des multicoeurs, il existe une demande continue pour l'augmentation de la performance sur les applications mono-threads. Cependant, la solution conventionnelle consistant à augmenter la largeur d'exécution ainsi que la taille de la fenêtre d'instructions se heurte inévitablement au mur de la consommation. La Prédiction de Valeurs (VP) a été proposée dans les années 90 comme une alternative permettant d'améliorer la performance des processeurs superscalaires. Cela étant, une implémentation intéressante du point de vue cout-efficacité était jusqu'ici considérée comme impossible à cause de la complexité ainsi que de la consommation induite. Cependant, des travaux récents dans le domaine de la Prédiction de Valeurs ont montrés qu'avec un mécanisme d'estimation de la confiance efficace, la validation d'une prédiction pouvait être repoussée au moment ou l'instruction est retirée du pipeline. Conséquemment, récupérer d'une mauvaise prédiction via une ré-exécution sélective peut-être évité et un mécanisme bien plus simple - vidage du pipeline - peut-être utilisé. Toute la partie du processeur chargée d'exécuter les instructions dans le désordre n'est donc pas modifiée. Néanmoins, VP et la validation au retirement impliquent des contraintes fortes sur le fichier de registres. Des ports d'écriture sont requis pour écrire les prédictions et des ports de lecture sont requis pour valider les prédictions au retirement. Heureusement, VP implique aussi que beaucoup d'instructions simples ont leurs opérandes disponibles tôt dans le pipeline et peuvent être exécutées dans l'ordre. De façon similaire, l'exécution des instructions simples ayant été prédites peut être reportée aux derniers étages du pipeline puisque les prédictions sont validées au retirement. Au final, une proportion significative des instructions - 10% to 60% dans notre étude - peuvent contourner le moteur d'exécution dans le désordre, ce qui permet de réduire la largeur d'exécution, qui contribue grandement à la complexité du processeur. Cette réduction ouvre la porte à une implémentation réaliste de la Prédiction de Valeurs. De plus, puisque la VP augmente la performance, notre architecture {Early | Out-of-Order | Late} Execution architecture (EOLE), est souvent plus performante qu'une architecture superscalaire implémentant la VP tout en ayant un moteur d'exécution dans le désordre bien moins complexe.
Type de document :
Rapport
[Research Report] RR-8402, INRIA. 2013, pp.25
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Contributeur : Arthur Perais <>
Soumis le : mercredi 29 janvier 2014 - 15:23:02
Dernière modification le : mercredi 16 mai 2018 - 11:23:28
Document(s) archivé(s) le : mercredi 30 avril 2014 - 06:30:41

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Arthur Perais, André Seznec. EOLE: Paving the Way for an Effective Implementation of Value Prediction. [Research Report] RR-8402, INRIA. 2013, pp.25. 〈hal-00907973v2〉

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