[컴퓨터구조] 1108

Branch Prediction

1-Bit Predictor: shortcoming

1-Bit Predictor: shortcoming

▷ Inner loop가 두 번 mispredict한다.

• j==N일 때 mispredict: branch해야 하는데 branch하지 않는 것으로 predict. (j == N-1 에서 branch하지 않았기 때문)
• j==0일 때 mispredict: branch하지 말아야 하는데 branch하는 것으로 predict. (j == N에서 branch했기 때문)

 

2-Bit Predictor

2-Bit Predictor

: Branch 여부가 한 번 바뀌었을 때는 아직 상태 유지하고, 두 번 바뀌어야 예측을 바꾼다.

 

Calculating the Branch Target

▷ Problem: branch할 위치는 계속 계산해야 한다.

▷ Solution: branch target buffer (branch history table)에 계산된 target address를 기록해둔다.

• 한 번의 branch instruction 수행 후에는 target address를 저장할 수 있다!

 

 

Exceptions

Exceptions & Interrupts

• Exception: Arises within the CPU.
• Interrupt: From an external I/O contorller.

 

Handling Exceptions

1. EPC: Exception/Interrupt 당한 PC값을 저장한다.
2. Cause register: Exception/Interrupt 이유를 저장한다.
3. Jump to handler!
   --> Handler에서 처리한 이후에, go back.

 

Handler Actions

1. 원인을 읽고, 관련있는 handler로 보낸다.
2. 필요한 action을 취한다.
3. EPC를 이용해, 돌아간다. (참고로, EPC에는 PC+4 가 저장돼 있기 때문에, EPC-4 로 돌아가야 함)

 

Exceptions in a Pipeline (파이프라인에서의 예외 처리)

Exceptions in a Pipeline

1. Prevent $1 from being clobbered. ($1을 계산하는 과정에서 오버플로우가 발생했기 때문)
2. Complete previous instructions.
3. Flush add and subsequent instructions.
4. Set Cause register and EPC register values.
5. Transfer control to handler.

Pipeline with Exceptions

 

Exception Properties

• 파이프라인은 instruction을 flush할 수 있다.
• Handler가 수행된 이후, EPC를 이용해 (EPC-4) 원래의 instruction으로 돌아간다.

 

Exception Example

Exception Example

Exception Example

 

Multiple Exceptions

• Simple approach: Deal with exception from the earliest instruction.
  - Flush subsequent instructions.
  - "Precise" exceptions.

Imprecise Exceptions (원인을 알 수 없는 Exception)

: Handler가 알아서 처리한다.

 

 

Performance

Response Time & Throughput

• Response time: How long it takes to do a task?
• Throughput: Total work done per unit time.

--> Response time으로 성능을 측정합니다!

 

Relative Performance

Relative Performance

Relative Performance Example

 

Measuring Execution Time

• Elapsed time
• CPU time

 

CPU Clocking

 

CPU Clocking

• CPU period: Duration of a clock cycle.
• Clock frequency (rate): Cycles per second. (1초에 몇 번?)

 

CPU Time

CPU Time

• CPU clock cycle을 줄여라.
• Clock rate를 높여라.

 

CPU Time Example

CPU Time Example

 

 

 

 

 

출처: 이화여자대학교 이형준교수님 컴퓨터구조