오퍼랜드 참조 예측 캐쉬(ORPC)를 활용한 오퍼랜드 페치의 성능 개선

Performance Improvement of Operand Fetching with the Operand Reference Prediction Cache(ORPC)

본 논문에서는 오퍼랜드 참조 지연과 자료 캐쉬에 대한 대역폭 요구를 줄이기 위하여, 명령어 페치 단계에서 오퍼랜드의 값과 주소 변환 정보를 예측하고 초기에 예측의 정확성을 검증하여 예측 실패에 의한 성능 손실을 최소화할 수 있는 오퍼랜드 차조 예측 캐쉬(ORPC) 구조를 제안하였다. 제안된 ORPC의 세 가지 운영 구조 (ORPC1, ORPC2, ORPC3)에 의한 예측의 정확도와 성능 개선은 6개의 벤치마크 프로그램의 trace-driven 시뮬레이션을 통해 분석되었다. 512항목의 ORPC2, ORPC3은 평균적으로 오퍼랜드 적재 참조의 45.3%에 대해 정확한 오퍼랜드를 예측하여 오퍼랜드 적재 시간 및 자료캐쉬의 대역폭 요구를 감소시키며, 또한 ORPC3은 전체 오퍼랜드 참조에 대해 98.1%의 주소 변환 정보를 제공하여 자료 TLB의 기능을 대신한다.

To provide performance gains by reducing the operand referencing latency and data cache bandwidth requirements, we present an operand reference prediction cache (ORPC) which predicts operand value and address translation during the instruction fetch stage. The prediction is verified in the early stage, and thus it minimizes the performance penalty caused by the misprediction. Through the trace-driven simulation of six benchmark programs, the performance improvement by proposed three aRPC stmctures (OfiPC1, OfiPC2. ORPC3)is analysed and validated.