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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 include: (1) evaluation of optimization of functions,(2) optimization of call protocol,(3) analysis of lower limit of command number increase of inter-command distance specification type command,(4) evaluation of inter-command distance specification type command, and (5) four points. (1)The performance of distance assignment commands is measured and optimized. This is the standard for the development of a language that is successful. The distance between commands is determined by the number of commands. (2)The distance between the specified commands is optimized by the protocol. A command specifying the distance between commands may be used in different situations. This is the first time I've ever had a problem. (3)The lower limit of the command number increase in the case where the command distance is specified is evaluated. The purpose of this is to use the SPEC2006/2017, including the 49-year-old version. The results showed that the average number of orders increased by 22%. The reason for this is that the life span of the patient is determined by the power distribution of the reference cycle. (4)The distance between the two types of commands is specified by the user's name. The user's name is specified by the user's name. The result is that the number of active cycles is higher than the number of active cycles.