• Agribusiness and Information Management
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• 제1권2호
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• pp.43-60
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• 2009

To improve the performance of wide-issue superscalar processors, it is essential to increase the width of instruction fetch and the issue rate. Removal of control hazard has been put forward as a significant new source of instruction-level parallelism for superscalar processors and the conditional branch prediction is an important technique for improving processor performance. Branch mispredictions, however, waste a large number of cycles, inhibit out-of-order execution, and waste electric power on mis-speculated instructions. Hence, the branch predictor with higher accuracy is necessary for good processor performance. In global-history-based predictors like gshare and GAg, many mispredictions come from commit update of the branch history. Some works on this subject have discussed the need for speculative update of the history and recovery mechanisms for branch mispredictions. In this paper, we present a new mechanism for recovering the branch history after a misprediction. The proposed mechanism adds an age_counter to the original predictor and doubles the size of the branch history register. The age_counter counts the number of outstanding branches and uses it to recover the branch history register. Simulation results on the SimpleScalar 3.0/PISA tool set and the SPECINT95 benchmarks show that gshare and GAg with the proposed recovery mechanism improved the average prediction accuracy by 2.14% and 9.21%, respectively and the average IPC by 8.75% and 18.08%, respectively over the original predictor.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제26권9호
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• pp.1158-1165
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• 1999

조건부 분기 명령어(conditional branch instruction)의 잘못된 분기 예측(branch misprediction)은 프로세서의 성능 향상에 심각한 장애 요인이 되고 있다. 특히 시분할(time-sharing) 시스템과 같이 문맥 교환(context switch)이 발생하는 멀티프로그래밍 환경(multiprogramming environment)에서는 더욱 낮은 분기 예측 정확성(branch prediction accuracy)을 보인다. 본 논문에서는 문맥 교환이 발생하는 멀티프로그래밍 환경에서 높은 분기 예측 정확성을 보이는 중첩 분기 예측표 교환(Overlapped Predictor Table Switch, OPTS) 기법을 소개한다. 분기 예측표(predictor table)를 분할하여 각각의 프로세스(process)에 할당하는 OPTS 기법은 문맥 교환의 영향을 최소화함으로써 높은 분기 예측 정확성을 유지하는 분기 예측 방법이다.Abstract There is wide agreement that one of the most important impediments to the performance of current and future pipelined superscalar processors is the presence of conditional branches in the instruction stream. Accurate branch prediction is required to overcome this performance limitation. Many branch predictors have been proposed to help to alleviate this problem, including the two-level adaptive branch predictor, and more recently, hybrid branch predictor. In a less idealized environment, such as a time-sharing system, code of interest involves context switches. Context switches, even at fairly large intervals, can seriously degrade the performance of many of the most accurate branch prediction schemes. In this study, we measure the effect of context switch on the branch prediction accuracy in various situation and show the feasibility of our new mechanism, OPTS(Overlapped Predictor Table Switch), which save and restore branch history table at every context switch.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.1083-1086
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• 2005

Modern superscalar processors exploit Instruction Level Parallelism to achieve high performance by speculative techniques such as branch prediction. The indirect branch target prediction is very difficult compared to the prediction of direct branch target and branch direction, since it has dynamically polymorphic target. We present a accurate and hardware-efficient indirect branch target predictor. It can reduce the tags which has to be stored in the Indirect Branch Target Cache without a sacrifice of the prediction accuracy. We implement the proposed scheme on SimpleScalar and show the efficiency running SPEC95 benchmarks.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.17-28
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• 1999

Recently studies have shown that conditional branches can be accurately predicted by recording the path leading up to the branch. But path predictors are more complex and uncompatible with existing pattern branch predictors. In order to solve these problems, we propose a simple path branch predictor(SPBP) that hashes together two most recent branch instruction addresses. In addition, we propose a pattern/path hybrid branch predictor composed of the SPBP and existing pattern branch predictors. Through the trace-driven simulation of six benchmark programs, the performance improvement by the proposed pattern/path hybrid branch prediction is analysed and validated. The proposed predictor can improve the prediction accuracy from 94.21% to 95.03%.

• 정보처리학회논문지A
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• 제15A권4호
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• pp.217-226
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• 2008

분기 명령어에 대한 예측 정확도는 시스템의 전체 성능 향상에 중대한 영향을 미친다. 분기 정보의 추측적 사용은 미완료 분기에 대한 히스토리 정보를 추측적으로 사용하여 분기 예측을 수행한다. 이러한 방식은 분기 명령어의 가장 최근 기록을 일관되게 사용할 수 있도록 도와주기 때문에 분기 예측의 정확도 향상에 크게 기여한다. 하지만 미완료 분기 히스토리는 올바르지 못한 정보일 수 있으며, 이런 경우 적절한 복구기법이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 분기 정보의 추측적 사용에 대한 성능 향상의 정도를 살피고, 분기 정보의 추측적 사용에 대한 필요성을 제시한다. 아울러, 분기 정보의 추측적 사용으로 인해 요구되는 적절한 복구 기법을 제안한다. 제안된 기법은 전역 분기 히스토리를 사용하는 분기 예측기와 지역 분기 히스토리를 사용하는 분기 예측기에 각각 적용 될 수 있는 방식들이다. 모의실험을 통해 본 논문에서 제안된 방식의 성능을 분석한 결과, 본 논문에서 제안된 기법이 최대 5.64%의 성능향상을 제공하였다. 아울러 프로그램 수행의 정확성을 해치지 않으면서 기존의 연구와 비교하여 90% 이상의 하드웨어 요구량의 감소를 가져왔다.

• 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.

• 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.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권6호
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• pp.306-313
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• 2005

조건 분기예측은 프로세서 성능 개선을 위한 중요한 기술이다 그러나, 분기예측실패는 많은 사이클을 낭비시키며, 비순서적 실행을 방해하고, 잘못 예측된 명령어들을 수행하게 되므로 전력을 낭비한다. 따라서 높은 정확도를 갖는 분기 예측기는 좋은 성능을 갖는 프로세서를 위해 중요하다. gshare와 GAg같은 전역 히스토리를 기반으로 하는 예측기에서는 히스토리의 명령어 완료시간 갱신 (commit update)에 의해 많은 분기예측실패가 발생한다. 그런 문제를 해결하기 위해 히스토리를 모험적으로 갱신하고, 분기예측실패 시 히스토리를 복구시키는 메커니즘에 관한 연구의 필요성이 제시되었고, 연구 되었다. 본 논문에서는 분기예측실패 발생 후 분기 히스토리를 복구하는 간단한 복구 메커니즘을 제안한다. 제안한 복구 메커니즘은 기존 분기예측기에 age_counter를 추가하고 분기 히스토리 레지스터 크기를 2배로 확장시킨다. age_counter는 미해결 분기명령어 수를 저장하며, 분기예측실패 후 분기 히스토리 레지스터를 복구하는데 사용한다. Simplescalar 3.0/PISA 툴셋과 SPECINT95 벤치마크 프로그램에서 시뮬레이션 한 결과, 제안된 복구 메커니즘을 gshare와 GAg 예측기에 적용하였을 때 예측 정확도와 프로세서 성능을 개선시킬 수 있었음 을 보여준다. GAg와 gshare 예측기에서 예측정확도는 각각 9.21$\%$와 2.14$\%$가 개선되었고, WC는 18.08$\%$와 8.75$\%$ 개선되었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.803-804
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• 2006

This paper presents a multiple branch predictor with perceptrons. We describe our design and evaluate it with the SPEC 2000 benchmarks. Our predictor achieves increased accuracy than the previous multiple branch predictors.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권4호
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• pp.101-111
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• 2014

공간사건들은 데이터마이닝 분류알고리즘을 이용하여 예측 가능하며, 의사결정 트리는 대표적인 분류알고리즘들 중 하나로 사용되고 있다. 의사결정 트리는 레이블 값을 갖는 분류작업에 주로 사용되었으나 규칙평가 기법을 트리 리프노드 등급 계산에 응용하면서부터 공간사건 예측에 이용되고 있다. 이 논문에서는 의사결정 트리에서 사용되는 규칙평가 방법들을 공간예측에 적용하여 비교하였다. 실험을 위해 의사결정 트리 알고리즘인 C4.5알고리즘과 규칙 평가기법인 Laplace, M-estimate 및 m-branch 기법들을 구현하여 자연환경에서 발생되는 대표적인 공간예측 응용분야인 산사태에 적용하였다. 적용한 규칙 평가 기법들의 정확도 평가결과, 그 특성에 따라 정확도의 차이가 있었으며 m-branch가 가장 높은 성능을 보였다. 그러나 m-branch 및 M-estimate와 같이 별도의 파라미터를 갖는 경우 반복적으로 최적의 파라미터 값을 찾는 과정을 요구하였다. 따라서 적용 대상에 따라 선택적으로 활용할 수 있다. 이러한 의사결정 트리를 이용한 공간예측은 예측 결과뿐만 아니라 특정 위치에서의 예측결과에 대한 원인분석을 가능하게 함으로 다양한 응용을 가능하게 한다.