Superscalaire - Prédiction de branchements

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Adèle Bourgeois
il y a 6 ans
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1 Superscalaire - Prédiction de branchements 1 Boucle Soit un processeur superscalaire pouvant utiliser un prédicteur mono-modal ou un prédicteur bi-modal pour les branchements, soit le code suivant, on suppose que le register R0 est cablé à 0. Loop : addi R10,R0,4 addi R1,R0,R0... addi R1,R1,1 bne R1,R10,Loop 1. Calculer le pourcentage de bonnes prédictions dans le cas d un prédicteur mono-modal pour cette boucle pour la première exécution de la boucle et pour la seconde. 2. Calculer le pourcentage de bonnes prédictions dans le cas d un prédicteur bi-modal pour cette boucle pour la première exécution de la boucle et pour la seconde. 2 Gselect et Gshare Soit les 6 couples suivant de valeur de PC et de BHR : PC BHR Calculer pour une politique Gselect qui prend les 4 bits de poids faibles des registres PC et BHR, l indice du tableau PHT correspondant à chaque couple 2. Calculer pour une politique Gshare, l indice du tableau PHT correspondant à chaque couple 3. Comparer les résultats, qu en déduisez vous sur ces deux fonctions de hachage? 1

2 3 Analyse complexe, d après D. Etiemble Soit le programme suivant : long a=0, b=0, n=0, p=0; main() { int i; for (i=0; i<24; i++) { a = (a+1)%2 b= (b+1)%3 if (a>=b) n++; else p++; } } contenu... On considère le branchement conditionnel correspondant au if(a>=b). Le branchement est pris (P) si (a<b)}et non pris (NP) autrement. On associe un prédicteur à ce branchement. On utilise soit un prédicteur mono-modal, soit un prédicteur bi-modal. Dans tous les cas, les prédicteurs sont initialisés à NP (ou FNP pour le prédicteur bi-modal) 1. Pour les 24 itérations de la boucle, quel est le nombre de prédictions correctes dans les cas suivants : 1a 1b 1c 1d (a) on utilise un prédicteur mono-modal par branchement (b) on utilise un prédicteur bi-modal par branchement (c) on utilise l historique local des 2 derniers branchements, avec un prédicteur mono-modal par configuration du registre d historique (d) on utilise l historique local des 3 derniers branchements, avec un prédicteur mono-modal par configuration. TD Prédiction/SESI 2 Hiver 2013

3 4 prédicteurs de branchements corrélés, d après D. Etiemble Soit un prédicteur (2,2) selon le schéma de la Figure 1. Figure 1: Prédicteur Corrélé On suppose que tous les compteurs sont initialisés à fnp (faiblement non pris) et que l état initial des deux bits de corrélation est NP-NP. Soit le code suivant, avec le jeu d instructions NIOS B1 : B2 : L1 : L2 : ADDI R1,R0,2 ADDI R2,R0,2 ADD R3,R3,R1 ADD R3,R3,R2 ADDI R2,R2,-1 BL T R2,R0, L1 BEQ R0,R0, B2 ADDI R1,R1,-1 BL T R1,R0,L2 BEQ R0,R0,B1 STW R3,144(R0) Notez que les branchements B1 et B2 ont des prédicteurs séparés. Remplir les tableaux suivants : TD Prédiction/SESI 3 Hiver 2013

R1 R2 Adresse Branchement Prédicteur 2 bits Comportement Branchement Prédiction R1 R2 Adresse Branchement Prédicteur 2 bits Comportement Branchement Prédiction 5 d après D.

4 R1 R2 Adresse Branchement Prédicteur 2 bits Comportement Branchement Prédiction R1 R2 Adresse Branchement Prédicteur 2 bits Comportement Branchement Prédiction 5 d après D. Etiemble On utilise trois prédicteurs de branchement différents : le prédicteur bimodal (figure 2) utilise 14 bits d adresse pour indexer des compteurs 2 bits le prédicteur global (figure 3) utilise un registre global d historique des 10 derniers branchements pour indexer des compteurs 2 bits le prédicteur local (figure 4) utilise 14 bits d adresse pour indexer 214 historiques locaux des 10 derniers comportements d un branchement. Chaque comportement indexe des compteurs 2 bits. Figure 2: Prédicteur Bimodal Figure 3: Prédicteur Gobal TD Prédiction/SESI 4 Hiver 2013

(int = 0 ; i<100 ; i++) x=xˆi; if (a<10) b++; // branchement B, jamais pris; for (int = 0 ; i<100 ; i++) y=yˆi; if (a>=10) c++; // branchement C,

5 Figure 4: Prédicteur Local - Historique Figure 5: Prédicteur Gshare 1. Déterminer le nombre de bits nécessaires pour implanter chaque prédicteur Soit la fonction void more (int &x, int &y, int a, int &b, int &c){ for (int = 0 ; i<100 ; i++) x=xˆi; if (a<10) b++; // branchement B, jamais pris; for (int = 0 ; i<100 ; i++) y=yˆi; if (a>=10) c++; // branchement C, toujours pris } 1. Quelle est la précision sur la prédiction des branchements B et C pour les trois prédicteurs 2. Pourquoi le prédicteur gshare (figure 5) résout-il le problème du prédicteur global? TD Prédiction/SESI 5 Hiver 2013

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