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扩展寄存器重用方案中寄存器实例使用预测和分时寄存器

作者:

环东王，以及

东用钳子钳起作者信息和声明

ASPDAC’21：第26届亚洲和南太平洋设计自动化会议记录

2021年1月

页216-221

https://doi.org/10.1145/3394885.3431412

出版:2021年1月29日出版历史

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摘要

寄存器重命名是影响无序处理器性能的关键。然而，物理寄存器的释放机制可能会造成时间维度的浪费。寄存器重用技术是在重命名阶段发布物理寄存器的最早解决方案，它利用了那些只使用一次的寄存器实例。然而，该方案挖掘的可能重用范围并不高，寄存器的物理结构需要修改。针对这两个问题，我们提出了一种扩展的寄存器重用方案。我们的工作提出：1）预测寄存器实例的使用时间，以便在最后一次使用结束时重用物理寄存器，从而扩大可能的重用范围。2）一种低开销的分时寄存器文件设计，由备份寄存器实现，避免修改物理寄存器结构。与原有的寄存器重用技术相比，该方法的性能提高了8.5%，在硬件开销较小的情况下，物理寄存器的数量减少了9.6%。

工具书类

[1]

Haitham Akkary、Ravi Rajwar和Srikanth T.Srinivasan。“检查点处理和恢复：面向可扩展的大型指令窗口处理器”。2003年12月3日至5日，美国加利福尼亚州圣地亚哥，第36届国际微建筑研讨会论文集。IEEE计算机学会，2003年，第423页。网址：https://doi.org/10.109/MICRO.2003.1253246。

[2]

Saisanthosh Balakrishnan和Gurindar S.Sohi。“利用物理寄存器文件中的值位置”。2003年12月3日至5日，美国加利福尼亚州圣地亚哥，第36届国际微建筑研讨会论文集。IEEE计算机学会，2003年，第265--276页。网址：https://doi.org/10.109/MICRO.2003.1253201。

[3]

D.Balkan等人，《选择性写回：减少寄存器文件压力和能耗》。收录于：IEEE超大型集成系统汇刊16.6（2008），第650-661页。

数字图书馆

[4]

克里斯托弗·塞利奥（Christopher Celio）等人，《BOOM v2：开源无序RISC-V内核》。技术代表UCB/EECS-2017-157。加州大学伯克利分校EECS系，2017年9月。网址：http://www2.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2017/eecs-2017-157.html。

[5]

Oguz Ergin等人，《寄存器打包：利用窄宽度操作数减少寄存器文件压力》。2004年12月4日至8日，美国俄勒冈州波特兰，第37届国际微体系结构年会（MICRO-3 7 2004）。IEEE计算机学会，2004年，第304-315页。网址：https://doi.org/10.109/MICRO.2004.29。

[6]

O Ergin等人，“通过早期寄存器释放提高处理器性能”。收录：IEEE国际计算机设计会议。2004

[7]

Hodjat Asghari Esfeden等人，“CORF：GPU的合并操作数注册文件”。摘自：2019年4月13日至17日在美国罗得岛州普罗维登斯举行的第二十四届编程语言和操作系统架构支持国际会议记录，2019年ASPLOS。由Iris Bahar等人编辑，ACM，2019年，第701-714页。网址：https://doi.org/10.1145/3297858.3304026。

数字图书馆

[8]

基思·法卡斯（Keith I.Farkas）、诺曼·乔比（Norman P.Jouppi）和保罗·周（Paul Chow）。“在动态调度处理器中注册文件设计注意事项”。1996年2月3日至7日，美国加利福尼亚州圣何塞市，第二届高性能计算机体系结构国际研讨会论文集。IEEE计算机学会，1996年，第40-51页。网址：https://doi.org/10.109/HPCA.1996.501172。

[9]

Manoj Franklin和Gurindar S.Sohi。“注册流量分析以简化细粒度并行处理器中的操作间通信”。收录于：1992年11月于美国俄勒冈州波特兰举行的第25届国际微体系结构研讨会论文集。编辑：Wen-mei W.Hwu。ACM/IEEE计算机学会，1992年，第236-245页。网址：https://doi.org/10.109/MICRE.1992.697025。

数字图书馆

[10]

A.冈萨雷斯、J.冈萨雷斯和M.瓦莱罗。“虚拟物理寄存器”。第四届高性能计算机体系结构国际研讨会。1998

数字图书馆

[11]

Hyeran Jeon等人，“本地感知GPU注册文件”。In:IEEE计算。阿基特。莱特。18.2（2019年），第153-156页。网址：https://doi.org/10.109/LCA.2019.2959298。

数字图书馆

[12]

Timothy M.Jones等人，《编译器指导的早期注册发布》。摘自：2005年9月17日至21日在美国密苏里州圣路易斯举行的第十四届并行体系结构和编译技术国际会议（PACT 2005）。IEEE计算机学会，2005年，第110-122页。网址：https://doi.org/10.109/PACT.2005.14。

[13]

Kaby Lake-微架构-英特尔。https://en.wikichip.org/wiki/intel/microarchitectures/kaby_lake。

[14]

近藤Masaaki和中村浩史（Hiroshi Nakamura）。“按位分区的小型、快速和低功耗寄存器文件”。摘自：第11届高性能计算机体系结构国际会议（HPCA-11 2005），2005年2月12-16日，美国加利福尼亚州旧金山。IEEE计算机学会，2005年，第40-49页。网址：https://doi.org/10.109/HPCA.2005.3。

[15]

Milo M.K.Martin、Amir Roth和Charles N.Fischer。“利用死价值信息”。1997年12月1日至3日，美国北卡罗来纳州三角研究公园，MICRO 30，IEEE/ACM第三十届年度微体系结构国际研讨会论文集。编辑：Mark Smotherman和Tom Conte。ACM/IEEE计算机学会，1997年，第125-135页。645804.网址：https://doi.org/10.109/MICRO.1997.645804。

[16]

Teresa Monreal等人，《早期注册发布的硬件方案》。参加：2002年8月20日至23日在加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华举行的第三十一届平行处理国际会议（ICPP 2002）。IEEE计算机学会，2002年，第5-13页。网址：https://doi.org/10.109/ICPP.2002.1040854。

[17]

玛雅穆吉尔、凯沙夫·平加里和斯塔马蒂斯·瓦西利亚迪斯。“注册重命名和动态推测：另一种方法”。收录于：第26届微建筑国际年会论文集。电气与电子工程师协会。1993年，第202-213页。

[18]

Shruti Padmanabha等人，“幻影核心：许多无序核心使用有序硬件的错觉”。在：第50届IEEE/ACM年度国际研讨会。2017

[19]

亚瑟·佩雷斯和安德烈·塞兹涅克。“经济高效的物理寄存器共享”。2016年3月12日至16日，西班牙巴塞罗那，2016年IEEE高性能计算机体系结构国际研讨会，HPCA 2016。IEEE计算机学会，2016年，第694-706页。网址：https://doi.org/10.109/HPCA.2016.7446105。

[20]

Satish Kumar Sadasivam等人，《IBM Power9处理器体系结构》。参见：IEEE Micro 37.2（2017），第40-51页。

数字图书馆

[21]

Elham Safi、Andreas Moshovos和Andreas Veneris，“两阶段，流水线注册重命名”。收录于：《IEEE超大规模集成系统汇刊》19.10（2011），第1926-1931页。

数字图书馆

[22]

Ryota Shioya和Hideki Ando。“通过减少依赖路径长度提高重命名跟踪缓存的能效”。收录于：《信息系统冰上交易》E99.D.3（2014），第416-423页。

[23]

Hamid Tabani等人，《无序处理器的新型寄存器重命名技术》。2018年第24届国际会议：高性能计算机体系结构（HPCA）。

[24]

Liem Tran等人，“通过简单的寄存器共享动态降低物理寄存器文件的压力”。2004年IEEE系统和软件性能分析国际研讨会，2004年3月10日至12日，美国德克萨斯州奥斯汀，会议记录。IEEE计算机学会，2004年，第78-87页。网址：https://doi.org/10.109/ISPASS.2004.1291358。

[25]

Dani Voitsechov等人，《提高GPU寄存器文件利用率的软件导向技术》。收件人：TACO 15.3（2018），38:1-38:23。网址：https://doi.org/10.1145/3243905。

数字图书馆

[26]

Hua Yang等人，“通过二级重命名和位分区压缩寄存器文件”。收录于：《微处理器微系统》31.3（2007），第178-187页。

数字图书馆

[27]

Zen-微架构-AMD。https://en.wikichip.org/wiki/amd/microarchitectures/zen。

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2021年1月

930页

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