剖析Apple Firestorm与Qualcomm Oryon的条件分支预测器：面向软件优化与架构分析
硬件体系结构
2024-11-22 v1
摘要
分支预测器（BP）是现代处理器的关键组件，其精确建模对编译器和应用程序至关重要。然而，处理器供应商披露的BP实现细节有限。近期在通用处理器BP逆向工程方面的进展使得创建更精确的BP模型成为可能。尽管如此，我们发现了现有方法中存在的关键缺陷。例如，它们对分支历史更新函数以及关键BP组件的索引/标签函数施加了强假设，限制了其在更广泛处理器（包括Apple和Qualcomm的处理器）上的适用性。本文中，我们设计了一种更通用的分支预测逆向工程流水线，能够额外恢复Apple Firestorm和Qualcomm Oryon微架构的条件分支预测器（CBP），并随后构建精确的CBP模型。利用这些模型，我们揭示了两种此前未公开的损害分支预测准确性的效应，并提出了相关解决方案，在代表性应用中实现了高达14%的MPKI降低和7%的性能提升。此外，我们使用统一的独立分支预测器模拟器对已知的Intel/Apple/Qualcomm CBP进行了全面比较，这促进了对CBP行为的更深入理解。
引用
@article{arxiv.2411.13900,
title = {Dissecting Conditional Branch Predictors of Apple Firestorm and Qualcomm Oryon for Software Optimization and Architectural Analysis},
author = {Jiajie Chen and Peng Qu and Youhui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.13900},
year = {2024}
}