• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.1-10
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• 2013

본 논문에서는 Thumb-2 명령어 집합 구조의 성능을 개선하기 위하여 분기 명령어와 사용 빈도가 높은 명령어를 동시에 실행하는 병렬 분기 명령어 집합을 제시한다. 제시된 기법에서는 16비트 분기 명령어와 사용 빈도가 높은 16비트 LOAD, ADD, MOV, STORE, SUB 명령어를 각각 결합하는 새로운 32비트 명령어를 도입한다. 새로운 명령어의 인코딩 공간을 제공하기 위해 사용 빈도가 낮은 기존 명령어의 레지스터 필드에 사용되는 비트 수를 줄이고 이를 통해 절약된 비트들을 이용하여 병렬 분기 명령어를 인코딩한다. 실험 결과, 제시된 방법은 코드 크기를 증가시키지 않고 전통적인 방식과 비교하여 평균 8.0%의 성능을 향상시킨다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.767-770
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• 1998

This paper introduces an instruction fetch unit which is designed for RAPTOR, an on-chip multiprocessor. In order to reduce control hazards, the proposed fetch unit supports a hybrid branch prediction scheme which consists of a static scheme and the 2bC branch prediction scheme. The fetch unit also utilizes the branch folding technique with two instruction buffers to avoid the branch penalty caused by imspredictions. Instructions are predecoded in the fetch unit to achieve extra performance gain.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 ITC-CSCC -2
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• pp.619-622
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• 2000

This research presents an analytical model to predict the instruction fetch rate on superscalar Processors. The proposed model is also able to analyze the performance relationship between cache miss and branch prediction miss. The proposed model takes into account various kind of architectural parameters such as branch instruction probability, cache miss rate, branch prediction miss rate, and etc.. To prove the correctness of the proposed model, we performed extensive simulations and compared the results with those of the analytical models. Simulation results showed that the pro-posed model can estimate the instruction fetch rate accurately within 10% error in most cases. The model is also able to show the effects of the cache miss and branch prediction miss on the performance of instruction fetch rate, which can provide an valuable information in designing a balanced system.

• 전자공학회논문지CI
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• 제41권6호
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• pp.1-11
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• 2004

현대적인 프로세서들은 그 성능을 높이기 위해서 분기 예측과 같은 투기적인 방식으로 가용한 ILP 즉 명령어 수준의 병렬성을 추구한다. 전통적으로, 분기 방향은 2-단계 예측기를 사용하여 아주 높은 비율의 정확도로 예측이 가능하고, 분기 타겟 주소는 BTB를 사용하여 예측한다. 간접 분기를 제외한 모든 분기들은 그 자신의 타겟 주소가 유일하기 때문에 BTB로 거의 정확하게 예측되지만, 간접 분기는 그 타겟 주소가 동적으로 수시로 달라지기 때문에 예측하기가 매우 어렵다. 일반적으로, 분기 방향을 예측하는 기술을 간접 분기의 타겟 주소를 예측하는데 적용하여 전통적인 BTB 보다 훨씬 좋은 정확도를 얻고 있다. 본 논문에서는 간접 분기 명령과 이와 데이터 종속적인 관계를 갖고 있는 이 간접 분기 명령 보다 훨씬 앞서 수행되는 명령어의 레지스터 내용을 결합하여 간접 분기의 타겟을 예측하는 전혀 새로운 방법을 제안한다. 제안된 방식의 효율성을 검증하기 위해 심플스칼라 시뮬레이터 상에서 제안된 예측기를 구현하고 SPEC 벤치마크를 시뮬레이션하여, 수시로 바뀌는 간접분기의 타겟을 거의 완벽하게 예측할 수 있음을 보이고, 기존의 다른 어떤 방법보다도 우수한 결과임을 보인다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제16A권5호
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• pp.347-356
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• 2009

정교한 분기 예측기의 설계는 오늘날의 프로세서 성능 향상에 중요한 역할을 하게 되었다. 분기 예측의 정확도가 더욱 더 중요해 지면서 정확도의 향상을 위한 다수의 기법들이 제안되었지만, 기존의 연구들은 예측 지연 시간을 간과하는 경향이 있었다. 본 논문에서는 예측 지연 시간 문제를 해결하고자 조기 예측 기법 (ESP, Early Start Prediction)을 제안한다. 조기 예측 기법은 분기 예측에 있어서 활용되는 분기 명령어의 주소 대신 그것과 일대일 대응이 되는 기본 블록의 시작 주소 (BB_SA, Basic Block Start Address)를 이용한다. 즉, 분기 명령어의 주소가 사용되는 기존의 환경에서, BB_SA를 활용하여 조기 예측을 시작함으로써, 예측 지연 시간을 숨긴다. 또한 제안된 기법은 짧은 간격 숨김 기법(short interval hiding technique)을 통해 보다 더 나은 성능 향상을 기대할 수 있다. 실험 결과 본 논문에서 제안된 기법은 예측 지연 시간을 줄임으로써, 예측 지연 시간이 1 사이클인 이상적인 분기 예측기의 성능에 0.25% 이내로 근접한 IPC 결과를 얻었다. 또한 기본 블록의 시작주소와 분기 명령어 사이에 짧은 간격을 가질 경우에 대한 개선 방법을 추가적으로 적용시킬 경우, 기존의 방식과 비교하여 평균 4.2%, 최대 10.1%의 IPC 향상을 가져왔다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.129-132
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• 2002

AE64000 is the 64-bit high-performance microprocessor that ADC Co. Ltd. is developing for an embedded environment. It has a 5-stage pipeline and uses Havard architecture with a separated instruction and data caches. It also provides SIMD-like DSP and FP operation by enabling the 8/16/32/64-bit MAC operation on 64-bit registers. AE64000 processor implements the EISC ISA and uses the instruction folding mechanism (Instruction Folding Unit) that effectively deals with LERI instruction in EISC ISA. But this unit makes branch prediction behavior difficult. In this paper, we designs a branch predictor optimized for AE64000 Pipeline and develops a AES4000 simulator that has cycle-level precision to validate the performance of the designed branch predictor. We makes TAC(Target address cache) and BPT(branch prediction table) seperated for effective branch prediction and uses the BPT(removed indexed) that has no address tags.

• 전기학회논문지
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• 제58권7호
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• pp.1443-1449
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• 2009

This paper presents a profiling model of a wide-window superscalar microprocessor using multiple branch prediction. The key idea is to apply statistical profiling technique to the superscalar microprocessor with a wide instruction window and a multiple branch predictor. The statistical profiling data are used to obtain a synthetical instruction trace, and the consecutive multiple branch prediction rates are utilized for running trace-driven simulation on the synthesized instruction trace. We describe our design and evaluate it with the SPEC 2000 integer benchmarks. Our performance model can achieve accuracy of 8.5 % on the average.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권5호
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• pp.366-370
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• 2015

This paper proposes a method for improving a branch predictor for the extendable instruction set computer (EISC) processor. The original EISC branch predictor has several shortcomings: a small branch target buffer, absence of a global history, a one-bit local branch history, and unsupported prediction of branches following LERI, which is a special instruction to extend an immediate value. We adopt a G-share branch predictor and eliminate the existing shortcomings. We verified the new branch predictor on a field-programmable gate array with the Dhrystone benchmark. The newly proposed EISC branch predictor also accomplishes higher branch prediction accuracy than a conventional branch predictor.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.899-902
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• 2005

마이크로프로세서의 성능 저하를 일으키는 주된 원인은 분기에 의한 파이프라인의 정지이다. 분기타겟 버퍼는 분기를 예측하여 다음 실행 명령어의 주소를 제공한다. 이로써 마이크로프로세서의 자연스런 명령어의 실행 흐름은 끊어지지 않게 되고 높은 성능 향상을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 가상주소를 실제주소로 바꾸어 주는 TLB와 분기 타겟 버퍼가 각각 가지고 있는 태그 메모리를 공유하는 구조를 제안한다. 이러한 공유 태그 구조의 이점은 2개의 태그 메모리를 하나로 공유함으로써 칩 면적의 감소를 꾀하고 분기 예측 속도를 향상시킬 수 있다는 점이다. 또한, 이러한 구조는 주소로 사용되는 비트 수가 커지거나 여러 개의 명령어를 동시에 실행할 수 있는 구조에서 이점이 더욱 커지기 때문에 향후 개발되는 마이크로프로세서에서 더욱 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.1497-1501
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• 2005

프로그램의 순차적인 실행 순서를 바꾸는 명령어를 분기 명령어라 하며, 분기는 마이크로프로세서의 파이프라인 정지를 일으켜 성능을 저하시키는 가장 큰 원인이 된다. 이에 따라 분기를 정확히 예측하여 다음 실행될 명령어를 제공한다면 마이크로프로세서의 자연스런 명령어의 실행 흐름은 끊어지지 않게 되고 이로써 논은 성능의 향상을 기대할 수 있게 된다. 분기 예측을 위해서는 분기 타겟 버퍼가 필수적이며, 분기 타겟 버퍼는 분기 예측 결과에 따라 다음에 실행할 명령어의 주소를 제공한다. 본 논문에서는 가상주소를 실제주소로 바꾸어 주는 TLB와 분기 타겟 버퍼가 각각 가지고 있는 태그 메모리를 함께 사용하는 구조를 제안한다. 이러한 공유 태그 구조의 이점은 2재의 태그 메모리를 하나로 공유함으로써 칩 면적의 감소를 꾀하고 더불어 분기 예측 속도를 향상시킬 수 있다는 점이다. 또한, 본 논문에서 제안된 구조는 주소로 사용되는 비트 수가 커지거나 여러 개의 명령어를 동시에 실행할 수 있는 구조에서 그 이점이 더욱 커지기 때문에 향후 개발되는 마이크로프로세서에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.