摘要：存储相关性预测对于减少存储相关性冲突、提高微处理器性能具有十分重要的作用。针对传统相关性预测器硬件开销大、可实现性较差的缺点,通过对存储相关性的局部性分析,提出了一种基于指令距离的存储相关性预测方法。该方法充分利用了发生存储相关性冲突的指令在指令距离上的局部性,预测冲突指令的指令距离,进而控制部分访存指令的发射时机,大大减少了存储相关性冲突的次数。实验结果表明,在硬件开销约为1 KB的情况下,使用基于指令距离的相关性预测器后,每个时钟周期平均执行的指令数可以提高1.70%,最高可以提高5.11%。在硬件开销较小的情况下,较大程度提高了微处理器的性能。

摘要：硬件数据预取技术可以有效提升处理器的访存性能,但传统流预取策略存在预取不及时的问题。为此,提出一种双倍步长流预取策略,并设计对应的预取部件结构。预取部件自动检测数据流的固定步长并将该步长扩大为原有的2倍,以计算预取地址。实验结果表明,加入该预取部件后,运行SPEC2006测试集的整数应用与浮点应用时,处理器性能最高可分别提升45%与57%,针对Cache Miss率较高的应用,该预取部件可以有效隐藏访存延时。

摘要：访存指令的乱序执行会导致存储相关性冲突。存储相关性预测技术能够减少相关性冲突,提升处理器性能。已有学术研究工作普遍存在硬件开销大、实现复杂度高的不足;商业处理器中的存储相关性预测技术虽然实现简单,但又存在不具有自适应性或不利于利用指令并行性等问题。设计了一种简单、高效的存储相关性预测器SMDP,它具有自适应、易实现、充分利用指令并行性等优点。实验表明,SMDP能有效提高处理器性能,在与实际处理器接近的较小指令窗口配置下,与盲预测机制相比,平均性能提高0.7991%,最高可达4.9225%。

摘要：在现代微处理器中,虚实地址代换一般处于Cache访问的关键路径上,旁路转换缓冲(TLB)作为虚实地址代换的专用缓冲,用于提高虚实地址代换的速度。当不命中TLB时,需要逐级查找页表以获取代换后的物理地址。论文提出一种基于状态机控制的硬件自动查找页表并装填TLB的方案,并给出具体实现;同时,结合页表结构Cache,对状态机进行优化,进一步提升硬件查找页表的速度,降低TLB Miss的处理开销。