一种双端口发射队列及其性能优化

发射队列是超标量处理器的乱序控制部件,也是处理器中的关键部件,对整个处理器的性能起着决定性的作用。提出了一种能够有效提高乱序超标量处理器性能的双端口发射队列结构。该队列能够根据指令之间的相关性,估算指令的发射时机,将指令分配到不同的队列中。对比了2种不同的发射策略对性能的影响,输入端标记执行流水线的策略能够获得较高的IPC性能,最大能提高10.68%。同时对比了采用相同发射策略时,发射队列项数对性能的影响,相比于24项发射队列,32项发射队列能够平均提升2%的IPC性能,最大可以提升8.59%。

稀疏队列中的动态发射机制及电路实现

针对多运算部件处理器中非流水多拍指令堵塞非相关指令的问题,提出了一种动态发射机制,该机制可以在发射当拍根据空闲运算部件数量同时选中并发射多条指令,不必提前为指令分配运算部件。动态发射稀疏队列基于一种快速的N选M电路,利用电流的大小来表征指令在队列内驻留时间的长短,通过灵敏电流放大器实现快速的筛选,最后经过RS触发器调整波形,利用NMOS放电网络得到指令位置的掩码。动态发射队列解决了运算部件冲突问题,提高了每时钟周期执行指令数(IPC),最大程度发挥全局队列的效能,其中的调度电路使用SMIC 40nm工艺实现,通过Hspice仿真验证,该电路工作频率可达8GHz。