분기 예측에서의 카운터 비트 공유

Abstract

최근의 슈퍼스칼라, 파이프라인 프로세서들의 성능 향상에 가장 큰 걸림돌이 분기 명령어이다. 분기 문제를 해결하기 위한 많은 연구들 중에서 가장 좋은 성능을 내고, 가장 많이 사용되는 방법이 동적 분기 예측이다. 동적 분기 예측은 분기 명령어의 이전 분기 결과들을 이용하여 다음 분기의 결과를 예측하는 방법이다. 각 분기 명령어별로 하나의 예측자를 할당하여서 이전 분기 결과들의 경향을 분석하게 된다. 예측자들이 사용하는 비트수와 오토마타에 따라서 여러 종류의 예측자들이 존재하는데 그 중에서 2비트 카운터가 가장 좋은 성능을 보인다. 그리고 최근 대부분의 상업용 프로세서에서 2비트 카운터를 예측자로 사용한다. 많은 연구 결과들이 대부분의 분기 명령어들은 분기, 미분기의 두 분기 결과 중 어느 하나에 편중되어 있음을 보였다. 이러한 분기 성질 때문에 대부분의 2비트 카운터의 상태는 00 또는 11의 상태에 고정되게 된다. 이러한 상황에서 2비트 카운터의 최하위 비트는 거의 사용되지 않고, 낭비되고 있다. 본 논문에서는 하나의 최하위 비트를 여러 개의 최상위 비트들이 공유를 하는 방법을 사용하여 최하위 비트를 효율적으로 이용하는 새로? }예측자를 제안한다. 그리고 새로운 예측자가 기존의 2비트 카운터보다 성능을 우수함을 시뮬레이션을 통해 보였다.