处理器值预测技术研究

当今的处理器性能与存储器带宽和延迟严重失衡的问题限制了计算系统的整体性能，而存储器的性能对制程工艺不敏感，在后摩尔时代下很难再通过集成电路制造工艺的迭代获得处理器性能收益，因此人们更多地想通过体系结构的创新获得更高性能的计算系统.处理器值预测技术是一种能在无需改变存储系统情况下有效缓解存储墙问题的解决方案，其通过预测性地打破数据真相关进而让更多的指令可以在乱序处理器中并行执行，而无需等待由于访存等操作造成的长周期指令执行.近年来，值预测在各个方面都有了实质性的进步，但现如今还没有商用处理器使用这一技术，这主要是由于值预测技术的使用还面临许多挑战：现有的处理器的流水线架构不能直接使用值预测技术；值预测所需的预测值传递机制需要额外的硬件资源开销；值预测器巨大的存储开销让其很难在片上实现；由于值预测错误时的性能惩罚大，因此预测准确率较低的值预测器会降低处理器性能.针对这些问题，本文以值预测技术为中心，围绕值预测技术相关的流水线架构、值预测器结构和错误恢复机制三个方面分别详细论述了国内外研究成果以及其对于各个问题挑战的解决策略.最后，本文对当今的处理器值预测技术进行了总结并对未来的研究方向进行...