一种基于持久化栈的返回地址预测器

分支预测允许处理器并行执行分支之后的指令,由于其高准确率具有性能和功耗方面的双重好处,是一项重要的处理器优化技术.根据分而治之的策略,返回地址栈(return-address stack,RAS)将过程返回类分支单独分出并予以预测.其中,RAS利用过程调用和返回的后入先出规则,可通过猜测执行中调用栈的模拟准确预测返回地址.但是,由于实际处理器猜测执行带来的错误路径污染,该结构需要通过恢复机制来保障所存储数据的准确性.尤其在对面积资源敏感的嵌入式领域,设计者需要在准确率和恢复机制的开销间进行细致的权衡.针对RAS存储中的冗余,通过溢出检测结合传统栈、持久化栈和后备预测3种预测方式,提出一种基于持久化栈的返回地址预测器——混合返回地址栈(hybrid return-address stack,HRAS),避免错误路径污染和对返回地址的冗余存储,从而有效降低返回误预测率.与此同时,设计解耦传统栈和持久化栈,进一步降低其面积需求.根据SPEC CPU 2000基准测试以及设计编译器的评估结果,HRAS可利用仅1.1×10^(4)μm^(2)的设计面积将过程返回的每千条指令误预测(MPKI)降至2.4×10^(−3),其误预测相比现有RAS可降低96%.

一种用于DSP芯片的串行通信接口设计

常用的同步串行通信接口数据传输时存在灵活性差和数据传输速率较低的问题。为此,设计一种新的串行通信接口及其数据传输协议,加入多种通信数据类型和地址预测等功能。利用VHDL硬件描述语言完成RTL级描述,并用TSMC 65 nm CMOS工艺进行综合。仿真和综合结果显示该接口的数据传输速率可达125 MHz,适用于一款32位数字信号处理器。

BTB索引散列算法的研究与设计

分支误预测是影响高性能处理器性能进一步提升的一个主要因素.现代处理器采用分支目标缓存(branch target buffer,BTB)预测分支指令的目标地址,BTB的预测精度受限于其命中率.由于程序中分支指令的分布并不均匀,传统的BTB索引方式无法充分利用BTB资源,从而造成不必要的冲突缺失,影响分支目标地址的预测精度,采用散列索引方式优化访问映射关系是有效解决方法之一.当前大量文献研究了cache的访问方式,但对BTB的散列索引算法的专门探讨则显不足.为了消除分支指令的分布空洞,离散分支指令和BTB条目的固有映射关系,设计了用于BTB索引的XOR散列算法和优化的bit-select索引算法,使用概率方法对BTB单组最大映射数期望的上界作了估计,并对这两种散列索引算法的效果进行了模拟评估.实验结果表明,散列映射方式能够较好地避免BTB冲突缺失造成的预测失败,XOR散列算法的离散效果更好.

IPv6网络拓扑测量目标选择技术

由于IPv6地址空间巨大,使得IPv6网络拓扑测量成为一个巨大的挑战。本文基于IPv6存活地址列表,提出了一种IPv6网络拓扑测量目标选取技术,来提高IPv6网络拓扑测量的有效性和完整性。首先,收集并融合了不同来源的IPv6存活地址列表;其次,分析了IPv6存活地址列表的特征,接着提出了IPv6存活地址前缀列表预测算法PrefixPrediction,对比Entro⁃py/IP评估了算法的正确率;最后,给出了IPv6网络拓扑测量目标选取的综合方案。