基于线程感知寄存器重命名的SMT处理器资源分配

SMT处理器的资源分配一般是通过调控各线程的取指过程间接实现的,这种间接调控有时会导致资源滥用和饥饿,从而严重浪费资源并降低整体性能.以往的改进措施往往实现代价较大,且不能消除资源分配的"不均衡性",因此效果不太理想.文中提出一种新的SMT处理器资源调控机制——线程感知寄存器重命名TSRR(Thread-Sensitive Register Renaming),消除了资源分配的"不均衡性",其优点如下:(1)资源分配自动适应线程运行状态的变化,实现"按需分配";(2)通过调控重命名寄存器文件(RRF)的分配来间接控制其它资源分配,实现代价较低;(3)兼顾资源分配的效率和公平,既防止了资源滥用和饥饿,又充分发掘各线程的性能潜力.此外,TSRR还可以间接降低RRF的尺寸要求和取指逻辑的复杂度.     

冗余多线程结构的重命名寄存器配对共享分配策略

同时多线程处理器允许多个线程同时执行,一方面提高了处理器的性能,另一方面也为通过线程冗余执行来容错提供了支持.冗余多线程结构将线程复制成两份,二者独立执行,并比较结果,从而实现检错或者容错.冗余多线程结构主要采用ICOUNT调度策略来解决线程间资源共享问题.然而这种策略有可能造成"饥饿"现象,并降低处理器吞吐率.提出一...     

指令调度中的寄存器重命名技术

指令间的依赖关系是阻碍指令调度发挥作用，进而影响指令级并行的主要障碍。寄存器重命名是解决控制依赖和数据依赖的一种重要技术。研究并实现了一种指令调度中的寄存器重命名技术。它在164．gzip和186．crafty上分别取得了约5％和3％的加速比。     

基于存储资源迭代重用的低成本寄存器重命名方法

针对超标量深流水线中物理寄存器资源冲突造成的流水线阻塞问题,提出了一种多指令共享同一物理寄存器资源的非阻塞指令发射方法。该方法可在物理寄存器资源冲突下继续分配物理寄存器,利用发射缓冲队列临时缓冲冲突的指令,增加发射流水级实际可分配的物理寄存器数量,释放发射窗口,提高物理寄存器使用的并行性。实验结果表明:相对于传统重命名方法,该方法可减少27.3%的物理寄存器资源实现传统方法相同的性能。     

多寄存器组网络处理器上的寄存器分配技术

针对传统的图着色寄存器分配算法不能直接处理网络处理器的操作问题,提出了一种多寄存器组网络处理上的寄存器分配技术．在依次分析了一个符号寄存器可能位于哪些寄存器组？如果没有候选组,该如何解决这种冲突？如果有多个候选组,该选用哪个组等问题的基础上,通过将这些方法与图着色寄存器分配算法相融合,在IXP上实现了这种多寄存器组的寄存器分配,提高了它的可编程性．这种方法也可运用到其它具有类似寄存器结构的处理器上．     

超标量处理器中寄存器别名表恢复方法的改进研究

寄存器重命名是超标量处理器用于提升指令集并行度的重要方法,其基本实现方式是通过寄存器别名表来记录逻辑寄存器和物理寄存器的映射关系,当发生分支预测错误时需要对寄存器别名表中的内容进行恢复。针对于现有的恢复方法没有利用重命名的局部性特征,在处理器的指令窗口增加时暴露出实现代价过大的问题,提出了一种基于区间进行寄存器别名表恢复的改进型恢复方法,通过对walk方法的改造,使用区间计分板来确定需要扫描的地址范围,并精确地控制每个区间的扫描,可以大大减小资源浪费。通过对逻辑综合结果和性能进行分析,相比于检查点恢复的传统设计,这种方法使用更少的面积和功耗,达到与检查点方式恢复接近的性能,也具有更好的扩展潜力。     

栈寄存器分配优化

寄存器栈在减少程序调用时的内存访问上发挥了重要作用。但是．并非任何时候栈寄存器的使用都是没有代价的．有时栈溢出的代价甚至非常高。为了解决这个问题,本文提出了一种解决自递归函数中大量栈寄存器的使用导致过高栈溢出代价的算法,对寄存器分配中的简化过程进行了改进．并提出了一种减轻寄存器压力的优化方法。本算法在开放源码编译器ORC(Open Research Compiler是IA-64开放源码编译器的名称)上得到了实现。在IA-64上运行的实验结果证明,该算法对于执行频率很高,而且寄存器压力大的自递归函数有很明显的优化效果。     

IA-64的并行架构及其寄存器文件

同时多线程能在同一时钟周期执行不同线程的指令,并且指令级并行和线程级并行。显式并行指令计算关注于编译器和硬件的相互协作。寄存器文件的设计在高性能处理器设计中十分重要,寄存器栈和寄存器栈引擎是提高其性能的重要手段。该文设计和实现一套并行环境,其中包括并行编译器OpenUH和基于IA-64的同时多线程体系结构EDSMT,实验表明,该并行架构适用于大多数并行应用,针对NAS的并行测试程序,该架构相对于SMTSIM平均有12.48%的性能提升。     

一种基于活跃周期的低端口数低能耗寄存器堆设计

多端口寄存器堆有助于挖掘指令级和线程级并行性,但同时带来面积、能耗和访问时间的压力.文章面向超标量和SMT处理器,给出了一种方法,即通过增加一个小的活跃值堆(Active Value File,AVF)选择性地保存处于活跃周期(从产生到最后一次使用之间)的物理寄存器值.AVF结构可分担主寄存器堆的访问压力并降低端口数目,实现简单且具有写过滤的特点.在获得较大幅度能耗降低的同时不影响时钟频率且IPC损失较小.     

降低寄存器软错误的静态寄存器重分配方法

针对寄存器交换方法在降低寄存器软错误率过程中,未考虑寄存器分配过程对软错误所带来影响的问题,提出一种基于活跃变量对于软错误影响的静态寄存器重分配方法。首先,引入活跃变量权值来评估其对寄存器软错误的影响;然后,提出两条规则,在进行寄存器交换后对活跃变量进行寄存器的重新分配。该方法在更小粒度的活跃变量层次,进一步降低了寄存器软错误率。实验和分析表明,相对于寄存器交换方法,该策略能进一步降低30%的寄存器软错误率,增强了寄存器的可靠性。     

IA-64架构的寄存器机制的几点研究

IA－64架构是Intel公司开发出的新一代64位微处理器体系结构，它的设计思想介于传统的RISC（精简指令集计算机）和并行处理器之间，其特殊的寄存器栈机制为应用程序提供了大量可用的通用寄存器，作者对支持IA－64的编译器进行了设计和实现，过程了IA－64的寄存器结构，寄存器栈轮转做了一些深入研究，本文对比传统处理器架构中的寄存器结构，对该寄存器栈机制在编译器中实现的重要特点进行了阐述。     

Java标识符重命名混淆算法及其实现

针对控制流混淆和数据混淆会引入额外开销的问题,提出4种标识符重命名算法,包括滥用标识符算法、重载无关联方法算法、非法标识符代替合法标识符算法以及重写静态方法算法,以这4种算法为核心技术构造Java混淆器JIRO,对JIRO的性能进行初步分析,结果表明,JIRO具有较好的混淆效果,不会引入额外的字节码执行开销。     

通过寄存器队列模型实现寄存器分配和指令调度

寄存器分配与指令调度是编译器优化过程中的两项重要任务．由于这两个阶段通常是独立完成的，寄存器分配往往会引入不必要的伪相关，从而影响指令调度的效率和结果，影响最终性能的提高．本文提出了寄存器队列模型，并在其基础上提出了一种结合实现寄存器分配和指令调度的算法，该算法能够在保证每条指令的执行时间最早的同时使用最少数目的寄存器．它的另外一个优点是具有线性的时间和空间复杂度，而且易于硬件实现．     

Path Analysis and Renaming for Predicated Instruction Scheduling

Increases in instruction level parallelism are needed to exploit the potential parallelism available in future wide issue architectures. Predicated execution is an architectural mechanism that increases instruction level parallelism by removing branches and allowing simultaneous execution of multiple paths of control, only committing instructions from the correct path. In order for the compiler to expose and use such parallelism, traditional compiler data-flow and path analysis needs to be extended to predicated code. In this paper, we motivate the need for renaming and for predicates that reflect path information. We present Predicated Static Single Assignment (PSSA) which uses renaming and introduces Full -Path Predicates to remove false dependences and enable aggressive predicated optimization and instruction scheduling. We demonstrate the usefulness of PSSA for Predicated Speculation and Control Height Reduction. These two predicated code optimizations used during instruction scheduling reduce the dependence length of the critical paths through a predicated region. Our results show that using PSSA to enable speculation and control height reduction reduces execution time from 12 to 68%.     

二进制翻译中的寄存器映射与剪裁的实现

如何进行异构机之间可执行程序的高效移植是二进制翻译面对的难点问题.从寄存器映射的角度分析了这一问题,提出了分段映射和特殊寄存器功能剪裁相结合的方法,以trend系统为平台进行了实验和测试.NPB-serail测试包和SPEC2000测试包的测试结果显示:使用该方法,可以简化指令翻译,减少代码膨胀,有效提高翻译后代码的执行效率.