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超高効率実行を実現する距離指定型命令セットアーキテクチャの研究

实现超高效执行的特定距离指令集架构研究

基本信息

批准号：
20J22752
负责人：
小泉透
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度の研究成果は大きく分けて、(1)最適化コンパイラの機能向上とそれを用いた評価、(2)呼び出し規約の最適化、(3)命令間距離指定型命令セットにおける命令数増加下限の解析、(4)レジスタ間距離指定型命令セットのハードウェアの評価、の四点である。(1)距離指定型命令セットアーキテクチャの性能を測定するため、C言語で書かれたベンチマークプログラムをコンパイルできるように最適化コンパイラの開発を進めた。これにより、標準ベンチマークであるSPECに含まれるC言語で書かれたベンチマークプログラム4つを動かすことに成功した。これを用いてレジスタ間距離指定型命令セットアーキテクチャの性能を測定したところ、命令間距離指定型命令セットを用いた場合と比べて、性能を落とさずに命令数を削減できることが判明した。(2)レジスタ間距離指定型命令セット向けに呼び出し規約を最適化した。レジスタ間距離指定型命令セットでは、命令間距離指定型命令セットの場合と異なり、ノーコストで呼び出し先保存レジスタを実現することが可能な場合がある。これを意識した呼び出し規約を策定した。(3)命令間距離指定型命令セットにおける、RISC命令セットと比較した場合の命令数増加の下限を評価した。この目的には、標準ベンチマークであるSPEC2006/2017に含まれる49本のベンチマーク全てを用いた。その結果、平均で22%の命令数増加が理論的に不可避であることを示した。また、その原因を追究した結果、レジスタの寿命や参照回数は冪分布に従うことが判明した。(4)レジスタ間距離指定型命令セットのソフトコアをハードウェア記述言語で作成し、特有のハードウェア（物理レジスタ割当ステージ）のスケーラビリティを評価した。その結果、物理レジスタ割当ステージのスケーラビリティは高く、また動作周波数のボトルネックとなっていないことが判明した。

The research results of 2022 are divided into large parts, (1) Optimization of functions and functions, (2) Optimization of regulations, and (3) Fate Analysis of the distance-specifying command セットにおける command number increase lower limit, (4) distance-specifying command セットのハードウェアのreview価, and の四点である. (1) Distance-specifying command セットアーキテクチャのperformanceをmeasurementするため、C language で书かれたベンチマークプログラムをコンパイルできるようにoptimization コンパイラの开発を入めた.これにより、Standard ベンチマークであるSPECに contain まれるC languageで书かれたベンチマークプログラム4つを动かすことに成した.これを Use the いてレジスタ distance specification command セットアーキテクチャのperformanceをmeasurement したところ, command distance It is clear that the use of special type commands is better than that of specific situations, and the number of performance commands has been reduced. (2) The distance designation type command between レジスタ and the セットけに氫び出しをoptimizationした. Differences between the distance between commands specifying command セットでは and the distance between commands specifying command セットのなり、ノーコストでHUび出し First save the レジスタを実appears することがpossibleなoccasionがある.これをconsciousness した出び出し Regulations をstrategized した. (3) The command distance between commands is specified by the command command, and the RISC command command is compared when the number of commands is increased and the lower limit is added.このpurposeには、standard ベンチマークであるSPEC2006/2017に有まれる49本のベンチマーク全てを用いた. As a result, the average command number increase of 22% is inevitable in theory. The cause and the result of the investigation are investigated, and the life span is determined by referring to the number of times and the power distribution. (4) The distance between レジスタ specification command セットのソフトコアをハードウェア description language is created. , Unique のハードウェア (physical レジスタ Cut when ステージ) のスケーラビリティを Comment 価した. The results of the physical examination , the action cycle number of the action is clear.