一种指令快速完成的ROB退休方案

针对超标量处理器中长延时的指令长时占用重排序缓存的顶端引起流水线退休缓慢的问题,提出了一种将无异常风险的指令快速退休并将运算结果乱序回写的高效退休机制。该方案将结果缓存器与重排序缓存分离,其中结果缓存器作为运算结果回写的缓存器,重排序缓存负责指令按序退休与精确异常的维护。重排序缓存单元在确认指令不会发生异常后,将指令从重排序缓存中快速退休,结果缓存器继续等待结果并进行乱序回写。实验结果表明,在硬件资源相同的情况下,通过提高重排序缓存器的使用效率,基于该方案的处理器相比于传统的按序退休处理器的性能平均提高33%。

新型体系结构概念──虚拟寄存器与并行的指令处理部件

随着程序对地址空间的需求日益提高，研究者提出了虚拟存储器概念，使程序访问的地址空间免受物理存储器的限制、随着面向寄存器的ＲＩＳＣ技术发展以及多发射结构中指令调度的日益重要，我们提出了虚拟寄存器的新概念，使寄存器空间不受物理寄存器堆大小的束缚，有利于指令调度和寄存器重新命名技术，提高指令级并行性ＩＬＰ。此外，现代新型ＲＩＳＣ处理机都着重于加强数据处理部件中的执行并行度，忽略了放在存储器中指令的处理。我们提出了与数据处理部件能并行工作的指令处理部件设计；经过预处理的指令流提供给处理数据的多执行部件，从而可以进一步显著提高指令级并行性ＩＬＰ。

现代微处理器的中断处理技术

本文从中断的精确性、中断处理系统的实现方式、各类中断处理硬件等方面详细介绍现代微处理器中所采用的各种中断处理策略和硬件实现技术，并结合十种微处理器的中断处理实现，讨论中断处理的各个阶段中所能采用的策略与技术。

基于网络演算的片上网络重组缓存上界的预测方法

多路径路由片上网络(Network on Chip,NoC)中,业务流之间的冲突导致数据包乱序到达目的节点,在目的节点处的重组缓存通过暂存乱序到达的数据包以保证数据包按照发包的先后顺序输出.传统方法通过全遍历所有路径得到重组缓存的最大值,即重组缓存上界,对于较大规模的网络,全遍历耗时长且效率低.对此提出一种得到重组缓存上界的预测方法:通过冲突矩阵,推导出每条目标子业务流的冲突系数,进而选出冲突系数最大的无交叉路径组,通过路径组来预测重组缓存上界.相比于全遍历方法,该预测方法可以缩短分析时间,简化算法复杂度,提高效率,从而有效减少重组缓存区面积,降低片上网络设计成本.

同时多线程微处理器分布式保留站结构的数据流技术

为提高同时多线程微处理器数据流指令高效并行执行性能,提出一种7个部分组成的分布式保留站结构.分布式保留站结构的同时多线程微处理器中采用了线程独占重排序缓冲的提交机制及能够快速访问且硬件复杂度低的寄存器堆.两线程指令执行的结果表明数据流指令的并行度得到明显提高.对保留站、重排序缓冲提交机制及寄存器堆协同工作的功能进行验证与仿真,用综合工具完成逻辑综合.

光盘刻录机性能研究

研究了光盘刻录机的性能,从光盘刻录机的使用入手,给出高性能刻录机应具备的性能参数.

超标量流水线多发射策略教学要点与教学方法探讨

计算机系统结构课程中超标量流水线的多发射策略是教学的重点和难点,文章介绍在讲授多发射策略时遇到的指令发射过程和数据写回过程方面的问题,提出在教材的基础上引入了带有先行窗口的双发射超标量流水线、重排序缓冲器和调度栈等实例,既充实了超标量流水线的内容,又有效地化解了教学难点。

基于投机执行的两级退休机制

针对超标量处理器中指令长时间占用重排序缓存引起指令退休缓慢的问题,提出了一种基于投机执行的两级退休机制。该方案根据指令有无异常和预测错误风险将指令分为有风险指令和无风险指令,对重排序缓存进行轻量化改进,只有存在异常和预测风险的指令才允许进重排序缓存,在确认风险消除后将指令快速退休。重命名寄存器从重排序缓存分离,负责寄存器重命名和结果乱序回写。实验结果表明,在硬件资源相同的情况下,基于该方案的处理器比传统的按序退休处理器的性能平均提高28.8%以上。

超标量处理器乱序提交机制的研究与设计

针对超标量处理器中长周期执行指令延迟退休及持续译码导致的重排序缓存(ROB)阻塞问题,提出一种指令乱序提交机制。通过设计容量可配置的多缓存指令提交结构,实现存储器操作指令和ALU类型指令的分类退休,根据超标量处理器架构及性能需求对目标缓存和存储缓存容量进行参数化配置降低流水线阻塞风险,同时利用指令目的寄存器编码提交模式加快指令提交速率。实验结果表明,该机制提高了单次指令提交数量,基于该机制的超标量处理器相比传统基于ROB顺序提交机制的超标量处理器在减少硬件开销的情况下平均IPC指数提升46%,相比基于值预测、乱序退休和组提交的超标量处理器平均IPC指数增益为19%,综合性能更优。

超标量处理器中重排序缓冲器的研究

介绍了重排序缓冲器实现思想与硬件结构,并提出了增加结果锁存器和将重排序缓冲器由集中式改为分布式的设计,来降低重排序缓冲器设计复杂度的方案。

基于缓冲聚类的分片报文乱序处理算法

本文首先介绍了并行入侵检测系统,其负载均衡器在分配流量时需完成分片报文的端口映射。但分片报文乱序严重影响负载均衡器的分片报文端口映射准确性。针对这一问题提出了基于缓冲聚类的分片报文乱序处理算法,该算法设置三个缓冲聚类缓冲区:首片、中间片和尾片缓冲区。当分片报文到达时,首先判断其是首片、中间片还是尾片,然后将其放入对应的缓冲区中。当某个缓冲区中的分片数目达到缓冲聚类深度时,分片报文端口映射逻辑按照首片、中间片、尾片的顺序依次处理三个缓冲区中的分片报文,来纠正首片与其他片以及中间片与尾片间的报文乱序。经实验验证该算法大大提高了分片报文端口映射的准确性。