동적 하이브리드 간접 분기 예측기

Abstract

현대적인 고성능 프로세서는 최대한의 ILP를 위해 명령어 수행 흐름을 끊김없이 유지시키면서 수행하려고 하지만, 분기 명령은 성능 저하의 주요 장애 요인 중 하나이므로 이를 극복하려고 분기 방향과 타겟 주소를 미리 예측하여 모험적으로 수행한다. 그러나 예측이 잘못되면 수행시킨 일련의 명령어 모두를 무효화시켜야하므로 예측 실패 패널티가 매우 커진다. 특히 간접 분기는 그 타겟이 동적으로 수시로 달라져서 예측이 매우 어려워 수행 성능이 크게 떨어진다. 본 논문의 이전 연구로 값 기반의 TLA 예측 방식은 타겟을 거의 완벽하게 예측할 수 있지만, 예측 대기 패널티로 인해 많은 사이클 지연이 발생하여 성능에 걸림돌이 된다. 따라서, 본 논문은 동적 하이브리드 예측기를 제안하여 예측이 쉬운 경우는 경로 기반 예측을, 어려운 경우는 값 기반의 TLA 예측을 동적으로 선택하여 예측하게 하여 두 가지의 장점을 모두 결합시켜 성능을 향상시킨다. 제안한 방식은 Gem5 시뮬레이터 상에 제안된 예측기를 구현하고, MicroBench 및 SPEC2006 벤치마크를 수행하여 그 우수성을 보인다.