面向超标量微处理器集中式物理寄存器文件的高效读端口数缩减方案
硬件体系结构
2025-02-04 v1
摘要
物理寄存器文件支持增加超标量微处理器的执行宽度和深度，以利用更多的指令级并行性。物理寄存器文件的高效设计至关重要，因为其资源（如读写端口数量）对CPU功耗有显著影响。减少物理寄存器文件的端口数量是一个众所周知的优化方向。对于端口数缩减方案，平衡方案复杂性与性能之间的权衡至关重要。在我们的工作中，我们引入了一种高层次分析方法，用于在微架构设计期间估计方案的复杂性。此外，我们探索了不同端口数缩减方案的结构，并引入了一种实用方法，为集中式整数物理寄存器文件构建低复杂度的读端口数缩减方案。我们证明，采用这种方法设计的读端口数缩减方案可以将读端口数量减少一半（从17个减少到8个），在SPECrate CPU 2017 Integer基准测试中，几何平均性能下降仅为0.1% IPC。
引用
@article{arxiv.2502.00147,
title = {Efficient Read-Port-Count Reduction Schemes for the Centralized Physical Register File in a Superscalar Microprocessor},
author = {Denis Los},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.00147},
year = {2025}
}