マルチパス投機処理を行う大規模並列マイクロプロセッサ・アーキテクチャの研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480066
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 英彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60011102)
• 研究分担者: 清水 修 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20011182) ; 坂井 修一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50291290)
• キーワード: 大規模データパスプロセッサ / 計算機アーキテクチャ / マイクロプロセッサ / 命令レベル並列 / 投機実行 / マルチパス実行 / 分岐予測 / 値予測

研究概要

本年度は、大規模並列マイクロプロセッサ・アーキテクチャの構成にあたって必要となる、さまざまな要素技術に関する研究を行った。分岐予測に基づくパスの実行確信度予測について検討し、マルチパス実行による分岐予測ミスの削減を証明するとともに、現実的な実行が可能であることを示した。また、性能向上につながるデータアクセス性能の改善として、値予測の方式を提案してその有効性を示すだけでなく、メモリアクセスについても、その性質を解析してその特性を利用することで、メモリアクセストラフィックが削減できることを示した。さらに、大規模並列処理のために必要となる大規模なハードウェアを現実レベルで構成する機構を検討し、そのひとつとして、レジスタアクセスの集中をなくす分散レジスタ構成を提案した。その他、次に述べる要素技術についても検討を行った。
・大規模並列処理を可能とする高スループット命令処理方式
・高速なレジスタリネーミングを可能とするための命令コードへの情報付加
・レジスタアクセスの階層化によるレジスタアクセスの高速化とレジスタアクセス・トラフィックの軽減
・高いアクセス要求に応じられるロードストアキュー構成

研究成果

• [文献書誌] 吉瀬 謙二,坂井 修一,田中英彦: "2レベル・ストライド値予測機構の可能性検討"情報処理学会論文誌 並列処理特集号. (2000)
• [文献書誌] 吉瀬 謙二,坂井 修一,田中英彦: "マルチレベル・ストライド値予測機構による命令レベル並列性の向上"並列処理シンポジウム JSPP'99. 1. 119-126 (1999)
• [文献書誌] 安島 雄一郎,坂井 修一,田中英彦: "複数パス投機実行のためのレジスタセット管理方式"第133回計算機アーキテクチャ研究会. 1. 37-42 (1999)
• [文献書誌] 高峰 信,坂井 修一,田中英彦: "VLDPアーキテクチャにおけるデータアクセスの削減手法"第133回計算機アーキテクチャ研究会. 1. 31-36 (1999)
• [文献書誌] 吉瀬 謙二,坂井 修一,田中英彦: "ストアキューの拡張によるロードトラフィックの削減方式"情報処理学会 第59回全国大会. 1. 43-44 (1999)
• [文献書誌] 辻 秀典,坂井 修一,田中英彦: "Ephemeral Variables:ALU-Netによるアクセスの局所性の利用"情報処理学会 第59回全国大会. 1. 37-38 (1999)
• [文献書誌] 田中 洋介,坂井 修一,田中英彦: "VLDPにおけるデータ書き戻し削減手法-Last Use検出によりデータ書き戻しを制御する方式-"情報処理学会 第59回全国大会. 1. 41-42 (1999)
• [文献書誌] 入江 英嗣,坂井 修一,田中英彦: "複数パス実行時におけるキャッシュトラフィックの傾向分析"情報処理学会 第59回全国大会. 1. 39-40 (1999)