Victim BTB를 활용한 히트율 개선과 효율적인 통합 분기 예측

Improving Hit Ratio and Hybrid Branch Prediction Performance with Victim BTB

본 논문에서는 파이프라인 프로세서의 분기 명령어 처리 성능 향상을 목적으로, BTB의 미스율을 줄이고 분기 예측의 정확도를 개선하기 위해 victim cache를 활용한 2-단계 BTB 구조를 제안한다. 2-단계 BTB는 기존의 BTB에 작은 크기의 victim BTB를 추가한 구조로, 적은 비용으로 BTB 미스율을 개선하고, 동적 예측(dynamic prediction)과 정적 예측 (static prediction)이 함께 사용되는 기존의 통합 분기 예측(Hybrid Branch Prediction) 구조의 예측 정확도를 높이도록 운영된다. 본 논문에서 제안된 2-단계 BTB에 의한 성능 개선을 4개 벤치마크 프로그램에 대한 trace-driven 시뮬레이션을 통해 검증한 결과, 기존의 BTB에 비해 2.5∼8.5%의 비용 증가로 BTB 미스율이 26.5% 개선되고, 기존의 gshare에 비해 64%의 비용 증가로 예측 정확도는 26.75% 개선되었다.

In order to improve the branch prediction accuracy and to reduce the BTB miss rate, this paper proposes a two-level BTB structure that adds small-sized victim BTB to the convetional BTB. With small cost, two-level BTB can reduce the BTB miss rate as well as improve the prediction accuracy of the hybrid branch prediction strategy which combines dynamic prediction and static prediction. Through the trace-driven simulation of four bechmark programs, the performance improvement by the proposed two-level BTB structure is analysed and validated. Our proposed BTB structure can improve the BTB miss rate by 26.5% and the misprediction rate by 26.75%