Técnicas de Predição de Desvios

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1 Técnicas de Predição de Desvios
MO401 -Arquitetura de Computadores Jaudete Daltio RA Universidade Estadual de Campinas – Instituto de Computação

2 Técnicas de Predição de Desvio
Motivação Exploração de paralelismo aumenta o desempenho dos processadores Retardo causado pelas instruções de desvio: “Conflitos de Controle” Técnicas que reduzam as penalidades Perda de desempenho caso a previsão seja incorreta Técnicas de Predição de Desvio

3 Técnicas de Predição de Desvio
Tipos de Previsão Em Software Durante a compilação do programa de aplicação Em Hardware Durante a execução do programa de aplicação Estáticas e Dinâmicas Técnicas de Predição de Desvio

4 Técnicas de Predição de Desvio
Predição em Software Delayed Branch -instrução de desvio -sucessor seqüencial -destino de desvio Tornar a instrução do sucessor seqüencial válida e útil – limitação de possibilidades Implementada em RISC, IBM 801, RISC I de Berkeley, i860 da Intel, MIPSStanford Técnicas de Predição de Desvio

5 Técnicas de Predição de Desvio
Predição em Software Técnicas de Predição de Desvio

6 Técnicas de Predição de Desvio
Predição em Software Branch Folding Cada instrução inclui o endereço de sua sucessora Emprega-se uma técnica estática para selecionar o destino O endereço alternativo é armazenado na cache para o caso da previsão incorreta Implementada em CRISP da AT&T, PowerPC, IBM RISC System 6000 Técnicas de Predição de Desvio

7 Técnicas de Predição de Desvio
Predição em Software In Line Substitui chamadas de sub-rotinas pelo código objeto Vantagem: elimina passagem de parâmetros e chamadas e retornos de procedimentos. Desvantagem: aumento do código objeto gerado pelo compilador Técnicas de Predição de Desvio

8 Técnicas de Predição de Desvio
Predição em Hardware Estáticas Baseiam-se em definições feitas na concepção de um novo processador Dinâmicas Baseiam-se em informações coletadas em tempo de execução Técnicas de Predição de Desvio

9 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Estática Sempre tomado Implementada pelo IBM 360/91 Nunca tomado Implementada pelo i960CA, MC68020 e o VAX 11/780 Média de previsões incorretas igual à freqüência de desvios seguidos (ou não) Código do comando de desvio Técnicas de Predição de Desvio

10 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Histórico do Desvio Buffer ou BHT (Branch History Table) Verificar o comportamento do desvio nas execuções mais recentes Considerar o número de entradas da BHT e tamanho do histórico armazenado Técnicas de Predição de Desvio

11 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Técnicas de Predição de Desvio

12 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Contadores Saturados Associa aos desvios um contador de controle Incrementado ao acerto e decrementado caso contrário Restrição ao tamanho dos contadores Neutralizar o efeito de outra instrução mapeada na mesma entrada Técnicas de Predição de Desvio

13 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Tabela de Alvos dos Desvios BTB (Branch Target Buffer) contém os alvos das instruções de desvio mais eficiente que o BHT: mais informações sobre a instrução alvo A antecipação reduz a introdução de instruções indevidamente no pipeline Implementada pelo microprocessador Pentium, março/93 Técnicas de Predição de Desvio

14 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Dois Níveis de História 1º nível: BHR (Branch History Register) Informações globais originadas por diferentes instruções de desvio 2º nível: PHT (Patttern History Table) Associados ao comportamento de uma instrução de desvio específica Implementada no Pentium Pro Técnicas de Predição de Desvio

15 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Técnicas de Predição de Desvio

16 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Híbridos Combina diferentes vantagens de outras técnicas, operadas em paralelo A técnica com maior probabilidade de acerto fornece o resultado Podendo atingir patamares superiores a 99% Técnicas de Predição de Desvio

17 Técnicas de Predição de Desvio
Predição Dinâmica Técnicas de Predição de Desvio

18 Técnicas de Predição de Desvio
Conclusões Desempenho das técnicas relaciona-se diretamente com a aplicação A eficácia não depende apenas da previsão - custo da previsão incorreta Melhores desempenhos Combinações de técnicas de Hardware e Software Preditores híbridos Técnicas de Predição de Desvio